如果我們完全依照原理電路搭建一個(gè)推挽放大器，那么我們所得到的放大信號(hào)將是這樣的：

 

 

圖 2：輸出信號(hào)波形

 

 

圖 3：輸入信號(hào)波形與輸出信號(hào)波形作疊加對(duì)比

 

顯然，這不是我們期待得到的放大信號(hào)，它并沒有一個(gè)完整的信號(hào)周期，產(chǎn)生了明顯的失真；

 

圖 3 中可以看到，當(dāng)上面那個(gè)晶體管已經(jīng)脫離放大區(qū)域，停止工作，而下面那個(gè)晶體管卻尚未進(jìn)入工作狀態(tài)；同樣，當(dāng)下面那個(gè)晶體管已經(jīng)脫離放大區(qū)域，停止工作，上面那個(gè)晶體管也是未有進(jìn)入工作狀態(tài)；

 

這個(gè)失真發(fā)生在兩個(gè)晶體管所各自負(fù)責(zé)的半個(gè)周期之交接區(qū)域中，放大器理論把這種發(fā)生在信號(hào)上下半周交接區(qū)域產(chǎn)生的失真稱為“交越失真”。

 

交越失真的成因

 

要知道這個(gè)交越失真是怎樣產(chǎn)生的，首先要知道的是令晶體管工作所需的電壓條件；

 

大多數(shù)涉及晶體管電路原理的書籍中都會(huì)提到，在晶體管的 PN 結(jié)上，要加上一定的正向電壓才能使其進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，半導(dǎo)體物理學(xué)把這個(gè)令晶體管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)的電壓，稱為晶體管的“特征電壓”；不同材質(zhì)的晶體管其導(dǎo)通電壓并不相同，電路理論中，鍺材料晶體管的“特征電壓”被定為 0.2V，硅材料晶體管的“特征電壓”被定為 0.7V。

 

實(shí)際應(yīng)用中需要留意的是：即使材質(zhì)相同的晶體管，其導(dǎo)通電壓也會(huì)略有不同，并且，這個(gè)“特征電壓”也不是一個(gè)固定的值，而是在這個(gè)值附近的一個(gè)范圍。

 

我們?cè)賮?lái)看看原理電路中，兩個(gè)晶體管到底是怎樣的一個(gè)工作情況

 

 

圖 4：上晶體管的輸出波形與輸入信號(hào)波形的疊加對(duì)比

 

圖 5：下晶體管的輸出波形與輸入信號(hào)波形的疊加對(duì)比

 

圖 4、圖 5 中兩個(gè)晶體管的輸出波形與輸入信號(hào)波形的疊加對(duì)比，都反映了同樣的問(wèn)題：在信號(hào)的兩個(gè)半周，上下晶體管都沒有完整地工作在其負(fù)責(zé)放大的半周期內(nèi)，只是在信號(hào)電壓超過(guò)其“特征電壓”時(shí)才開始工作，當(dāng)信號(hào)電壓低于其“特征電壓”，但尚未回到 0 的時(shí)候，就脫離了工作狀態(tài)，這種偷工減料的行為致使工作交替過(guò)程期間的信號(hào)被丟失，這就是導(dǎo)致推挽放大器產(chǎn)生“交越失真”的成因。

 

消除交越失真的方法

 

面對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題，首先是要找出問(wèn)題的成因，才能據(jù)此探求解決問(wèn)題的辦法。

 

上面的測(cè)量中，我們找到了造成“交越失真”是因?yàn)榫w管的“特征電壓”在作怪，那么我們就可以這樣做：預(yù)先為晶體管基極設(shè)置一個(gè)導(dǎo)通電壓，令其在尚未有輸入信號(hào)的時(shí)候，已經(jīng)提前進(jìn)入工作區(qū)域，這樣，晶體管就可以在信號(hào)到來(lái)時(shí)馬上進(jìn)入工作狀態(tài)，兩個(gè)晶體管的信號(hào)交接過(guò)程就會(huì)變得暢順，交越失真就可以消除。

 

這個(gè)為晶體管基極預(yù)置的電壓，在晶體管放大器理論中稱為“偏置電壓”；也因?yàn)榫w管是電流控制器件，預(yù)置這個(gè)電壓的實(shí)際目的是為晶體管基極注入一個(gè)小電流，令晶體管進(jìn)入工作區(qū)域，所以這個(gè)注入的小電路也被稱為晶體管的“偏置電流”。

 

圖 6：設(shè)置有“偏置電壓”的實(shí)際工作電路

 

測(cè)試一下加入偏置電壓后，晶體管的工作區(qū)域發(fā)生了什么改變；

 

圖 7 為上晶體管的輸出波形，從 0V 基線的位置可以看到，上晶體管已經(jīng)工作在一個(gè)完整的半周期范圍，它的截止區(qū)已經(jīng)逾越了這個(gè)范圍，落在下晶體管的工作區(qū)域。

 

圖 7：上晶體管工作區(qū)域

 

圖 8 為下晶體管的輸出波形，同樣可以看到，此時(shí)下晶體管也已經(jīng)工作在一個(gè)完整的半周期范圍，它的截止區(qū)也逾越了這個(gè)范圍，落在上晶體管的工作區(qū)域。

 

 

圖 8：下晶體管工作區(qū)域

 

綜合測(cè)試

我們調(diào)整圖 6 偏置電路中的 R1，使基極電壓從 0 開始逐步增加，再看看原有的交越失真發(fā)生了什么變化。

 

 

圖 9：偏置電壓略為增加后，對(duì)比圖 3 中原來(lái)交越區(qū)域的不工作范圍變窄，交越失真得到改善。

 

 

圖 10：當(dāng)偏置電壓增加到令晶體管已經(jīng)完全進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)的交越失真也同時(shí)被消除。（圖 10 中有意把輸入、輸出兩個(gè)信號(hào)略作移位，以方便對(duì)比兩個(gè)波形）

 

以上測(cè)試過(guò)程，我們解決了晶體管推挽放大器的交越失真問(wèn)題，兩個(gè)晶體管已經(jīng)可以分別工作在各自的半個(gè)周期范圍，負(fù)載得到了一個(gè)完整周期的不失真信號(hào)；

 

放大器理論中，把擔(dān)負(fù)放大作用的器件（晶體管或電子管），在無(wú)輸入信號(hào)時(shí)處于不工作狀態(tài)的這種放大器，稱為“乙類（B 類）放大器”；把放大器件預(yù)先進(jìn)入工作狀態(tài)，但其依然主要是承擔(dān)信號(hào)半個(gè)周期放大任務(wù)的這種放大器，稱為甲乙類（AB 類）放大器。

 

在音頻放大器中，為消除這種非線性失真，不使用乙類（B 類）放大器，只使用甲乙類（AB 類）放大器。

 

如果我們繼續(xù)增加偏置電壓，令晶體管產(chǎn)生更大的基極電流，則其截止區(qū)還會(huì)繼續(xù)向?qū)Ψ骄w管的工作區(qū)域延伸，直到最后完全覆蓋對(duì)方的整個(gè)工作區(qū)域，兩個(gè)晶體管都會(huì)工作在完整的信號(hào)周期范圍，此時(shí)，放大器的屬性也隨之發(fā)生了改變，它脫離了甲乙類（AB 類）放大器，變成為純甲類（A 類）推挽放大器。