なぜパワーアンプの出力段でBJTが一般的ですか?


15

私の理解では、出力段の役割は、出力インピーダンスをほぼ0に減らすことです。そのため、MOSFETは低いため、より適しているようです。Rds

しかし、BJTはディスクリート設計のバッファーであることがよくあります。多くの場合、入力インピーダンスを上げるためにダーリントン構成で使用されますが、入力インピーダンスが十分に高いのは1つのMOSFETだけです。

私の考えでは、それはより安いか、より単純だった。実際、パワーBJTはパワーMOSFETよりも少し安く、BJTエミッターのフォロワーで比較的線形のバッファーを作る方が簡単ですが、MOSFETソースのフォロワーにはフィードバックが必要な場合があります。


私は考えて膝の電圧がMOSFETよりもBJTのためのシャープで低く、それが主な理由です。
ハリースベンソン

2
問題は、相互伝導とR * Ciss効果を持つ線形ゾーンの相補型MOSFETに線形DCバイアスをかけることです。BJTはVgsのMOSFETよりもVbeの方がはるかに予測可能です(1A)
トニースチュワートサニースキーガイEE75

しかし、我々はshoothru損失を低減し、二次VIの影響を排除するために、デュアル負のフィードバックループを持つ線形それを作るしようとしているからあなたを停止していない
トニー・スチュワートSunnyskyguy EE75を

BJTの設計は全体的に間違いなく安価です。彼らは他のデザインよりも優れているように聞こえるので、それらはそれほど一般的だとは言いません。
トッドウィルコックス

回答:


14

オーディオ電圧ソースを作成するには、クロスオーバー電圧の歪みをゼロにして、最大電流の1%以上の静止DC電流が必要になるようにします。この適度な歪みと出力インピーダンスは、負帰還または過剰な開ループゲインによってさらに低減されます。アクティブダイオードバイアスDC電圧は、差動ダーリントン出力段のmVで予測できます。

ただし、MOSFETの場合、導通しきい値は50%変化する場合があります(1〜2Vまたは2〜4V)。したがって、低電圧ゲインのリニアパワーアンプでは、クロスオーバー歪みを除去するための相互導通のバイアスは簡単に行えません。

5月22日の編集:
また、リニアモードではVgs NTC効果、完全導通モードではRdsOnのPTC効果と電流を共有するマイクロアレイFET構造から@Thorが述べたように、サーマルランウェイが存在します。適切なトランジスタコンポーネントを選択しないと、壊滅的な障害が発生する可能性があります。


14

MOSFETは、以前は電力増幅器でより一般的でしたが、多くの場合、横型パワーMOSFETでした。

最新のMOSFET(垂直MOSFET / HEXFET)は、スイッチング用に高度に最適化されており、リニアアンプ設計では非常に慎重な設計が必要です。たとえば、これらの最新のスイッチングタイプには、駆動が困難な大きな非線形ゲート容量があります。

さらに、HEXFETなどは、線形アプリケーションで熱暴走を引き起こす可能性のある局所的な加熱効果の影響を受ける可能性があります。

これらの問題の適切な説明はここにあります

ラテラルMOSFETはまだ入手可能ですが、もっと高価です。こちらをご覧ください

そのため、実際にはMOSFETを使用できないわけではありませんが、特定の価格帯で同じ性能と信頼性を実現することは、多くの場合、より困難で費用対効果が低くなります。


古い学校のMOSFETの設計は、BJTの設計とは明らかに異なっています。彼らはより良い音だと言う人もいますし、私は彼らと議論しませんが、それはすべて好みの問題です。
トッドウィルコックス

12

第二の内訳

(多くの)オーディオアンプは、線形領域で出力段を動作させます。

最新のパワーMOSFETは、線形領域で動作するようには設計されていません。それらの多く(HEXFETS)は、電力密度とスイッチング速度を高めるために、数十万個の小さなFETエレメントのグリッドで構成されています。他のスイッチング用に最適化されたMOSFETファミリは、同様の構造を持ち、大きなダイ領域や小さな要素のアレイを備えています。

MOSFETの場合、しきい値電圧には負の温度係数があります。ダイ/ FET素子の特定の領域が高温になると、しきい値電圧が低下し、MOSFETがその線形領域で動作するため、その領域が電流の大部分を伝導するため、さらに高温になります。やがて、ダイのごく一部での局所的な加熱により、「セカンドブレークダウン」と呼ばれる短絡が発生しました。

だが...

比較的新しいタイプのアンプ、「クラスD」アンプは、スピーカーが再生すると予想されるよりもはるかに高い周波数で、出力段のトランジスタを迅速にオン/オフすることで機能します。ローパスフィルターは高周波ノイズを除去し、デューティサイクルを変化させることで増幅を実現します。

クラスDアンプの出力段エレメントは完全にオンまたは完全にオフであるため、このような設計ではMOSFETが非常に一般的です。パワーMOSFETはそのために最適化されているため、それが使用されています。


-1これは、MOSFETの熱暴走について話しているように聞こえるからです(MOSFETの実際の問題ではなく、BJTの問題である場合)。あなたはそれを奇妙な方法で言いますが、それはあなたが何か他のことについて話しているように聞こえます。
DKNguyen

4
@toor FETしきい値電圧の温度係数は、BJTと同様に負です。線形モードのFETでは、熱暴走が依然として懸念事項です。
sstobbe

2
@Toor私は彼の物語は、知らないようだ チェック アウト ...
marcelm

2
@Toorサーマルランウェイは、リニアモードではVgs NTC効果で電流を共有し、完全伝導モードではRdsOnのPTC効果と電流を共有するマイクロアレイFET構造から述べられるように存在します。
トニースチュワートサニースキーガイEE75
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.