Warum verwenden Verstärker der Klasse AB ein Paar Dioden anstelle eines Widerstands?

Die Antwort ist, dass es mit den Anforderungen an das Design variiert. Sie können Widerstände verwenden, um einen Verstärker der AB-Klasse vorzuspannen (suchen Sie einfach nach Klasse AB auf Google-Bildern, um eine große Variation der Designs zu sehen), obwohl Sie normalerweise ein anderes Schema zum Einstellen des Vorspannungsstroms durch das Ausgangspaar oder einen konstanten Strom sehen werden Antrieb für die Basen.

Viel hängt davon ab, ob Sie eine sehr niedrige Klasse-A-Fähigkeit einstellen oder nicht. Wenn Sie zwei Dioden verwenden, um das Ausgangspaar vorzuspannen, arbeiten Sie nur sehr nahe an Klasse B.

Im folgenden Schema zeigt es sowohl eine niedrige als auch eine hohe A-Vorspannung:

Was Sie mit zwei Dioden beschreiben (deren Vf nahe der Vbe des Ausgangspaars liegt), arbeitet mit einem sehr niedrigen Klasse-A-Strom. Typischerweise sehen Sie dies in einem 5-10-W-Verstärker oder so. Der Betrieb in Klasse A (linear) darf nur 200-300 mW betragen. Diese Verstärker tauchen häufig in batteriebetriebenen Produkten auf, da sie einen niedrigen Vorspannungsstrom haben

In der zweiten Schaltung befinden sich 4 Dioden, und Sie werden dies häufig in netzbetriebenen Verstärkern mit hoher Leistung (50-100 W) sehen. Hier kann der lineare Betrieb 5 W oder mehr umfassen. Dies geschieht, damit Sie beim Anschließen eines Headsets den Ausgang normalerweise nur als Klasse-A-Stufe mit sehr geringer Verzerrung verwenden.

Die Vorspannung mit zwei Dioden folgt offensichtlich thermisch besser als der Verstärker mit vier Dioden, aber der größere Verstärker ist leistungsfähiger und die Ausgangsstufe hat größere Kühlkörper.

Um diese Art von Verstärker zu verstehen, können Sie nichts Besseres tun, als das Linsley-Verstärkerdesign zu lesen , das vor den Tagen der FETs erstellt wurde.
Ebenso großartig ist Blomleys „New Approach“-Design . Diese Jungs waren in den 70er Jahren führend im Verstärkerdesign, aber FET-basierte Designs haben alles verändert.

Der Basis-Emitter-Übergang im BJT ist eine Diode, und vorzugsweise sollten die Dioden, über die Sie sprechen, so gewählt werden, dass sie so ähnlich wie möglich wie die Basis-Emitter-Dioden funktionieren.

Auf diese Weise ist der Betrieb der Transistorstufe des Verstärkers der AB-Klasse bereits ziemlich nah an dem, was Sie suchen, auch ohne die negative Rückkopplung vom Ausgang zum Operationsverstärker vor den Transistoren, und die negative Rückkopplung muss daher weniger Fehler korrigieren .

In der Nähe des Nulldurchgangsbereichs, wenn das Eingangssignal nahe null Volt liegt, sind beide Transistoren aufgrund der Dioden ziemlich nahe daran, zu leiten, anstatt 0,7 Volt von diesem Punkt entfernt. Auf diese Weise sind im Rückkopplungssignal keine dramatischen Transienten erforderlich.

Wie erreicht man eine "enge thermische Kopplung", damit die Dioden der Transistortemperatur folgen?

Sie können keine enge thermische Kopplung erreichen, es sei denn, die Diode und der Transistor teilen sich denselben Siliziumchip und die Diode ist in die Emitterstreifen des Transistors interdigitalisiert.

Selbst bei demselben Kühlkörper mit 10 cm Abstand (Kupferkühlkörper) beträgt der thermische Tau 96 Sekunden. Bei einem Abstand von 1 cm auf Kupfer beträgt das thermische Tau 0,96 Sekunden. Beachten Sie, dass bei 0,96 Sekunden Verzögerung nicht einmal die Basstöne von der Dioden/Transistor-Kombination verfolgt werden.

Auf demselben Siliziumchip mit einem Abstand von 1 cm beträgt das Tau 1,14 Sekunden; Bei einem Abstand von 1 mm (0,04 Zoll) beträgt das Tau 11,4 Millisekunden, daher werden einige der Basstöne verfolgt. Bei 0,1 mm (100 Mikrometer oder 4 Mil oder 0,004") beträgt das Tau 114 Mikrosekunden, daher sind Töne bis zu 1 kHz gut gekoppelt. Übrigens wird niemand einen 1 cm großen offenen Bereich zwischen dem heißen Transistor und dem einschließen Diode; sie werden diesen Bereich mit nützlichen Komponenten füllen. Ich habe jedoch große Chips mit Hunderten von Mikrometern Abstand zwischen dem heißen Transistor und dem Sensor gesehen, wobei sich das Designteam gefragt hat, warum der Überhitzungsschutz nicht schützt. Einfach: Es gibt eine große Verzögerung, und das heiße Gerät wird einfach geschmolzen , lange bevor die Abschaltung beginnen kann.

Man kann eine andere Frage stellen: Welche Art von Kopplung wird benötigt? um die thermischen Transienten in Echtzeit während der Musik zu verfolgen? oder um die längerfristigen Änderungen der Kühlkörpertemperatur zu verfolgen, wenn sich der Leistungsverstärker erwärmt oder sich die Temperatur des gesamten Raums ändert.