推挽輸出級
推挽輸出級是放大器以「兩個方向」都強勁的電流驅動真實負載——喇叭、馬達、纜線——的方式。它用兩顆互補電晶體:在訊號的正半週由 NPN「推(push)」電流出去到負載(source),在負半週由 PNP「拉(pull)」電流回來自負載(sink)。它們輪流上陣,像船兩側的兩名槳手,於是輸出能往高、往低擺動,且每個方向都很有力。
為何要兩顆電晶體?單一射極隨耦器能用力推電流出去,卻只能透過它的偏壓電阻微弱地拉,既浪費功率又限制負向擺幅。推挽對解決了這點:NPN 負責上半、PNP 負責下半,任一瞬間只有需要的那顆在工作。在最簡單的形式(B 類)裡,每顆電晶體在訊號超過其 0.7 V 導通前都是關的,所以在過零點附近有一刻「兩顆都不」導通——產生惡名昭彰的「交越失真」,波形在交接棒沒接好時出現一個扭折。標準解法是 AB 類:把兩顆電晶體都稍微偏壓導通(用二極體或 Vbe 倍增器提供約 1.2 V 偏壓),使每顆都導通到稍微越過過零點,讓交接平順。
這是實際上每個音訊功率放大器與運算放大器的輸出級。AB 類折衷——用一點小小的靜態(怠速)電流來消除交越失真,又不像 A 類那樣全時耗電——是類比電子學中最重要的實用電路之一。誠實的陷阱:那股怠速電流必須謹慎設定且「穩定」,因為電晶體會發熱、導通電壓會下降、怠速電流可能爬升——這正是熱失控的種子。所以好的推挽級會加上小射極電阻,並把偏壓網路與輸出電晶體做熱耦合,使怠速電流在溫度上升時受到約束。
一個 B 類對驅動喇叭時,每當音訊波形過零就出現看得見的小毛刺——在安靜段落你能聽到它像沙啞的邊緣。在兩個基極間加兩顆順向偏壓的二極體,設定約 1.2 V 偏壓(AB 類),毛刺便消失,因為每顆電晶體在交接期間都保持導通。
兩顆電晶體分擔負載;一點 AB 類偏壓使過零點的交接平順。
更多怠速偏壓電流會減少交越失真,卻增加靜態發熱與熱失控風險。AB 類是刻意的平衡,不是免費的午餐——偏壓必須做溫度穩定。