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二十年前我為「音響技術」雜誌規劃「AT-3教練機」時,便想說明「全推挽」輸入架構的好處,只是光靠文字描述,總覺得詞不達意!如今有了SPICE這種工具,把兩種電路加以模擬比較,更能顯示出其中的差異。
下面是「雙快槍」的差動放大級部分的電路及用PSPICE模擬的結果,
從模擬結果可看出輸入訊號只要超出大約+/-1V的範圍時,輸出便會過荷。也就是說差動放大電路只能在A類範圍內工作,超過A類工作範圍便過荷了,因此差動放大電路的「輸入動態範圍」較小。
「全推挽」輸入電路與PSPICE模擬的結果如下,
從模擬結果可看出「全推挽」輸入電路在超出A類工作範圍時,可以變成AB類的工作方式,因此就算有一邊截止,還是有另一邊在工作著。相形之下,「全推挽」輸入電路的「輸入動態範圍」也就比差動放大電路大多了。
「雙差動」輸入電路如果像下面這樣修改,情況便大不相同!
這個電路雖然只是在上下兩個差動電路中間加個電容而已,但就因為這個電容打破了差動放大電路只能在A類範圍內工作的限制,讓「雙差動」輸入電路也可以像「全推挽」輸入電路一樣,以AB類的方式工作!
如果把「雙快槍」的差動放大電路改用JFET取代,形成JFET「雙差動」輸入電路如下:
PSPICE模擬結果如下:
從模擬結果可看出差動放大電路的電壓增益變小了,但輸入訊號大到+/-2.5V的範圍以上才發生輸出過荷,也就是說差動放大電路的「輸入動態範圍」變大了。
由於JFET工作時的G-S接面為逆偏,不像BJT工作時的B-E接面是順偏,所以JFET「雙差動」輸入電路可以修改如下:
PSPICE模擬結果如下:
為了維持相同的偏流,所以把JFET的源極電阻阻值加大,導致差動放大電路的電壓增益更小了,但差動放大電路的「輸入動態範圍」也更大了。
特別值得注意的一點是,這個差動放大電路不再是只能在A類範圍內工作,也能像「全推挽」輸入電路一樣以AB類的方式工作!這種電路有人把它命名為「鑽石差動電路」。
如果要加大差動放大電路的電壓增益,又要維持相同的偏流,可以採用下面的方式:
PSPICE模擬結果如下:
電路中那個電容如果不加上去,這個電路由A類範围进入ab类时,电压增益会突然变的很小,造成失真增加。