补偿放大级失真的二极管

　　
　　图1，在发射极电路中增加一个简单的二极管，就可获得图4所示的对称波形。
　　
　　
　　
　　
　　图2，这种放大器电路产生图3所示的失真波形。
　　
　　图1所示电压放大器的非线性失真比图2所示普通放大器小。二极管D1补偿NPN晶体管的固有失真。共发射极放大器的电压增益取决于晶体管的跨导。双极晶体管的跨导计算公式如下：
　　
　　
　　
　　式中，e是一个电子的电荷，k是玻耳兹曼常数（约为1.38×10-23J/°K），T°C是摄氏温度，I是发射极电流，n=e/[k(273+T°C)]。所以，跨导与发射极电流成正比。因此，普通共发射极放大器的瞬时电压增益系数正比于瞬时发射极电流。结果是，输出信号负半周期的放大倍数比正半周期大（图3）。
　　
　　
　　
　　图3，Q1跨导的非线性导致这种失真波形。
　　
　　
　　
　　
　　图4，图1所示电路中的二极管产生有益而又变化的负反馈。
　　
　　图1所示二极管D1的动态电阻反比于瞬时发射极电流。这个动态电阻是放大器负反馈电路的一部分。二极管D1的平均电流与晶体管Q1的平均发射极电流相等。但是，当Q1的瞬时发射极电流增大时，D1的瞬时电流就减小，而D1的瞬时动态电阻则增大；反之亦然。因此，在输出信号的负半周期内负反馈增强。结果是放大器的输出信号变得比较对称（图4）。图1所示电路和图2所示电路具有相同的平均集电极电流和相同的负载电阻。图3和图4示出了这两个电路的PSpice仿真结果。当输入采用1kHz正弦信号时，输出信号的幅度在两种情况下均为5Vp-p。你会看到，线性化放大器的输出信号比较对称。图5示出了仿真的定量结果。由于线性化放大器输出中的偶次谐波受到抑制，谐波失真自然就减小了。
　　
　　
　　
　　图5，线性化的放大器产生的失真不到普通放大器谐波失真的三分之一。
　　
　　
　　

《补偿放大级失真的二极管》