MOSFET-H-Brückenverstärker mit unsymmetrischer Verstärkung

Ich habe einen 100-Watt-Hochfrequenzverstärker (20 - 40 kHz) mit Brückenschaltung und MOSFETs entwickelt. Obwohl ich einige System- und Elektronikkenntnisse habe, übersteigt das Verhalten der MOSFETs mein Verständnis.

Ich habe es geschafft, das Rauschen zu glätten und den größten Teil der Übergangsverzerrung zu entfernen, indem ich ein Zenerdioden-Vorspannungsnetzwerk hinzugefügt habe. Der linke Operationsverstärker erhöht das Signal (Sinuswelle) auf den vollen Spannungsbereich (innerhalb der Schwingung des Operationsverstärkers). Der rechte Operationsverstärker nimmt den Ausgang des linken und invertiert ihn mit Einheitsverstärkung. Ich weiß, dass dies die Verzerrung des ersten Operationsverstärkers verstärken kann, aber das ist für dieses Projekt nicht wirklich ein Problem. Die Ausgabe wird unten für die linke (vl) und rechte (vr) Seite gezeigt:

Wellenform der linken Brücke vs. Wellenform der rechten Brücke

Das Problem ist, dass der Unity-Gain-Verstärker (Waveform VR) nicht wirklich eine Verstärkung von 1 zu haben scheint, sondern 1,1 oder 1,2, wenn ich eine Simulation in LTSpice durchführe. Dies führt zu einer unsymmetrischen Ausgangswellenform, die nicht erwünscht ist. Beachten Sie die höheren Spitzen auf der roten Wellenform – diese sollten die gleiche Amplitude wie die blauen Spitzen haben. Ich kann diesen Effekt reduzieren, indem ich R8, R9, R15 und R16 reduziere, aber dann wird die Leistung über diese Widerstände zu groß. Ohne die MOSFET-Brücke am Ausgang ist der Operationsverstärker tatsächlich eine Einheit.

  • Gibt es einen Effekt, den ich vermisse, der dazu führt, dass der Operationsverstärker höher schwingt, wenn er an den Gegentakt angeschlossen ist?
  • Was wäre die Vorgehensweise, um diese Schaltung zu korrigieren? Ich bin mit geringfügigen Verzerrungen einverstanden, aber ich würde einen symmetrischen Ausgang bevorzugen.

Ist es auch ratsam, Zenerdioden zu verwenden, um die Vorspannung für die MOSFETs bereitzustellen? Es scheint in der Simulation gut zu funktionieren, aber ich bin mir nicht sicher, ob es in einer Produktionsschaltung (mit 100 W Leistung) nicht möglich ist. Gibt es eine bessere Möglichkeit, diese Vorspannung bereitzustellen?

MOSFET-H-Brückenschema

Antworten (2)

Sie nehmen das U3-Antriebssignal von der falschen Stelle.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Markierter Schaltplan.

Anstatt das Signal von (2) zu nehmen, sollten Sie es von (3) nehmen.

Das Problem ist, dass (2) ein verzerrtes Signal ist, da es alle durch D2 / D3 und M1 / ​​M2 verursachten Verzerrungen überwinden muss. Sie klopfen auf halbem Weg innerhalb der Rückkopplungsschleife von U2 ab.

Ihre andere Möglichkeit besteht darin, es aus (1) zu übernehmen, aber U3 als nicht invertierenden Verstärker mit der gleichen Stufenverstärkung wie auf der linken Seite zu konfigurieren.

Das war tatsächlich das Problem. Beide Antworten sind großartig, aber ich habe diese für das visuelle Schema akzeptiert, das anderen helfen kann. Danke schön! Ich schätze in diesem Fall die Einfachheit von zwei invertierenden Verstärkern mehr.

Sie speisen den Ausgang des Operationsverstärkers U2 in U3 ein, nicht den Ausgang der Verstärkerstufe selbst. V..

Der Ausgang von U2 ist größer als VL.

Sie sollten jedoch wirklich die rechte Seite vom Quellsignal ansteuern, entweder eine hinzugefügte Invertierungsstufe oder einen nicht invertierenden Verstärker auf der rechten Seite verwenden. Der Grund dafür ist, dass Sie die rechte Seite beeinflussen können, indem Sie mit dem linken Ausgang herumspielen.

Das war tatsächlich das Problem, scheint jetzt so offensichtlich! Die Verzerrung, die dadurch entsteht, dass das Signal für dieses spezielle Projekt nicht angesteuert wird, stört mich nicht – ich schätze hier die Einfachheit von zwei Wechselrichtern mehr. Danke schön!
MOSFET-H-Brückenverstärker mit unsymmetrischer Verstärkung
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