(一)V-MOS场效应管功放:电路工作原理
V-MOS场效应管功放由输入、激励和功率放大三级构成,级间采用直接耦合,主电源士18V,电路属于OCL形式,如图4-17所示。该电路工作原理简述如下。
(1)为保持输出端直流零电位的稳定,输入级采用典型的差动放大电路,由T1、T2、T3等元件构成,射极回路中串接的R5、R6不仅对扩展这一级的线性动态范围有利,而且使频带随之展宽。
在增益余量较大的情况下,R5、R6的值取得大一些有利,本电路取200Ω,使输入级电压增益限制在32dB左右。为减小漂移和噪声影响,输入差动级每管工作电流以0.5~0.6mA为宜,由恒流源电路供给,以此保证电路的直流稳定性。T3是一个普通结型场效应管,其栅源短接便成为一简单的恒流源,电流值可由调节w1来决定。本级选用差动电路的另一目的是完成信号的倒相任务。
(2)T4、T5等组成第二差动放大电路,作为整个电路的中间电压放大用,兼有电位配合作用。射极电阻R9、R10起电流负反馈作用,使本级电压增益控制在12dB左右。稳压管D1是为了配合T4、T5发射极电位而设置的,稳压值的选择决定于前级集电极负载R3、R4上的直流电压降,本电路选用的D1稳压值为6V,这是考虑到在这一电压附近时稳压管的温度系数接近为零。
T6在这里起电位调节作用,使T4的直流工作状态与T5尽量接近。R11、R12分别是T4、T5集电极的负载,阻值要根据本级工作电流和末级V-MOS管的阀值电压来确定,其上的直流压降将作为T7、T8的栅极偏压,而交流信号电压便是T7、T8栅极的激励电压。
(3)T7、T8等组成放大器的末级功放单元。但有一点须注意,V-MOS场效应管的G-S极间耐压BU(gss)-般只有30~40V,为使它能安全工作,在G-S间设有稳压管D2、D3,起保护作用,其稳压值应小于T7、T8的栅源耐压值,一般选10~12V的稳压管即能满足使用要求。
(4)激励级输出与末级栅极之间接入电阻R13、R14,能有效地抑制高频振荡。因为V-MOS场效应管所需栅极电流极小,甚至可以忽略,所以R13、R14的取值范围较宽,可由lkΩ到100kΩ之间选取,本电路中,R13、R14取33kΩ。
(5)电容C4、C5和电阻R15、R16、R17构成大环路负反馈网络,能使放大器获得合适的增益与最小的失真度,放大器的闭环增益和负反馈均由R16/R17的比值来决定。C4、C5还具有超前补偿作用。
(二)V-MOS场效应管功放:主要元器件的选取
该电路对所用元器件的要求和参数如表4-1、表4-2所示。
(三)V-MOS场效应管功放:调试与安装
因为V-MOS场效应管输入阻抗很高,为防止感应电压将G-S击穿, V-MOS场效应管应最后接入电路,并且,焊接时烙铁外壳应妥善接地。调试过程中,为防止中点电压不稳定冲击损坏扬声器,可用一只20W、8Ω的假负载代替。
本电路的具体调试很简单,可分如下两步进行:
(1)未装V-MOS场效应管前,调整恒流源电路中的W1,使R11、R12两端的电压降为3.4V左右。
(2)接入V-MOS场效应管后,调整中点零电位。进行调整前,先将一只30k电阻和一只10k电位器串联,以代替R15接入电路,调试完毕后再换上等值固定电阻。
(四)放大器的性能指标
(1)频率响应20Hz~ 50kHz<士0.5dB; 10Hz~ 100kHz<士3dB。
(2)闭环增益26dB;开环增益43.5dB。
(3)谐波失真(1kHz时)额定输出<0.05%(24W、4Ω);不削顶最大输出<0.1%(32W、4Ω)。
(4)额定输出功率24W、4Ω。
(5)满功率输出半小时零点漂移0.05V。
v-mos管注意事项
(1)V-MOS管亦分N沟道管与P沟道管,但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管,测量时应交换表笔的位置。
(2)有少数VMOS管在G-S之间并有保护二极管。
(3)目前市场上还有一种V-MOS管功率模块,专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块,内部有N沟道、P沟道管各三只,构成三相桥式结构。
(4)现在市售VNF系列(N沟道)产品,是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管,其最高工作频率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。
(5)使用V-MOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例,该管子加装140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到30W。
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