【導(dǎo)讀】關(guān)于雙電源的注意事項(xiàng)：毫無(wú)疑問(wèn)，許多模擬電路都可以在單電源環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，而且這種方法很有優(yōu)勢(shì)。然而，我個(gè)人的看法是，當(dāng)使用雙極電源時(shí)，模擬電路更直接、更直觀。我是不愿意用不必要的電源電路使設(shè)計(jì)復(fù)雜化的人，但本文介紹的電荷泵電路非常簡(jiǎn)單緊湊，它使雙極性電源成為許多模擬和混合信號(hào)設(shè)備的可行選擇。
在做信號(hào)控制以及驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了加快控制速度，經(jīng)常要使用推挽電路。推挽電路可以由兩種結(jié)構(gòu)組成：上P下N，上N下P。其原理圖分別如下所示。
在平時(shí)中，我個(gè)人經(jīng)常遇到的推挽電路是第一種。當(dāng)我每次問(wèn)身邊的工程師：“為什么不選擇使用第二種？第二種是上P下N型，這樣的管子在實(shí)際中用起來(lái)，理論中比上N下P型更有優(yōu)勢(shì)呀。”但是實(shí)際中，從來(lái)也沒(méi)有人正面地回答我，為什么不適用上P下N。或許很多人都會(huì)不屑去回答這個(gè)問(wèn)題，但是這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是電子設(shè)計(jì)初學(xué)者幾乎都會(huì)考慮的問(wèn)題。今天我就捋一捋這個(gè)小問(wèn)題。
先來(lái)看看上N下P型，從該原理圖可以知道，其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位是相同的，即輸入時(shí)高。輸出就是高。但是根據(jù)N管的工作特點(diǎn)——N管的輸出電壓幅值=Vb=0.7V，所以改模型的輸出幅值會(huì)受到輸出信號(hào)的限制。所以這對(duì)輸入信號(hào)的幅值要求比較苛刻，否則可能會(huì)導(dǎo)致后級(jí)的高電平信號(hào)不夠高。
其輸出的效果圖如上圖所示，可能細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入信號(hào)的高電平低于電源電壓時(shí)，這意味著上N管的CE節(jié)將會(huì)承受較高的電壓。這也就意味著上管將有著發(fā)熱壞的風(fēng)險(xiǎn)。
這個(gè)結(jié)論是存在一定的道理的，但實(shí)際中，當(dāng)推挽電路在做信號(hào)控制時(shí)，其中流過(guò)的電流并不會(huì)很大，所以這種情況下，上管也不容易壞。但是如果推挽電路用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，則此時(shí)的管子會(huì)流過(guò)大電流，此時(shí)若輸入信號(hào)幅度較低，則上管的發(fā)熱量真的會(huì)很嚴(yán)重。當(dāng)然，當(dāng)輸入信號(hào)的低電平高于參考電壓時(shí)，下P管也會(huì)存在同樣的問(wèn)題。
對(duì)于上P下N的模型，從原理圖可以知道，該模型的輸出與輸出是反相的。即當(dāng)輸入為高時(shí)，輸出則為低。
而實(shí)際的應(yīng)用電路中，我們可以將其與上N下P模型進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比之后可以發(fā)現(xiàn)，上P下N模型的三極管基極會(huì)串了一個(gè)電阻，但是上N下P在實(shí)際應(yīng)用中可以將其省略。上P下N模型中要加這兩個(gè)電阻的原因是為了將上P管與下N管進(jìn)行信號(hào)隔離。假如不進(jìn)行信號(hào)隔離，從原理圖中可以知道，上P管的信號(hào)其實(shí)是會(huì)影響下N管的。
從以上電路中可以知道，當(dāng)P管導(dǎo)通時(shí)，其信號(hào)會(huì)流經(jīng)N管，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致P、N管的串通問(wèn)題。所以該電阻不能省?？赡芎芏嗳擞X(jué)得，加兩個(gè)電阻沒(méi)什么，但是如果放在實(shí)際生產(chǎn)中，假如一個(gè)電阻的價(jià)格為0.1分，則生產(chǎn)一千萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品則意味著“因?yàn)檫@兩個(gè)電阻，成本將直接地上升一萬(wàn)元?！?/span>
另外，我們往往以為加了一個(gè)電阻之后就萬(wàn)事大吉了，其實(shí)并不是。盡管加了電阻，我們還要嚴(yán)格保證輸入端要一直有信號(hào)且其信號(hào)的幅值足夠高，否則一樣會(huì)導(dǎo)致串通問(wèn)題。
但是，即使能夠保證控制信號(hào)的幅值足夠高，但是當(dāng)信號(hào)在進(jìn)行“高——低”轉(zhuǎn)換的時(shí)候，其中必會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換區(qū)間，這說(shuō)明，在信號(hào)進(jìn)行跳變時(shí)，依舊會(huì)存在串通的問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，就要求控制信號(hào)的壓擺率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三極管的導(dǎo)通時(shí)間（即在保證三極管還沒(méi)做出開(kāi)關(guān)反應(yīng)時(shí)，控制信號(hào)就已經(jīng)完成了信號(hào)轉(zhuǎn)換，以避免串通現(xiàn)象）。
大家可以去查查通用三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，查完之后你或許就會(huì)發(fā)現(xiàn)，上P下N型推挽電路的要求未免也太苛刻了吧。
綜上所述，我們?cè)趯?shí)際的應(yīng)用中往往會(huì)選擇上N下P型。下表總結(jié)了兩種模型的特點(diǎn)供大家參考：
當(dāng)然，上P下N模型只是在柵極型（即三極管模型）中才會(huì)存在如此多的缺點(diǎn)，在場(chǎng)效應(yīng)管（mos管）中還是很受歡迎的。
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