AB 类放大器一直是音频世界的主力军，这要归功于它们的简单性以及提供高功率电平和低失真的能力。但也有一些小问题潜伏在 AB 架构中，主要表现为偏置不稳定性和其他与热相关的问题。我开发这个电路是为了解决我在 AB 类功率放大器设计中遇到的一些令人不快的缺点，同时保留了工程师和发烧友所珍视的所有优点。 AB 类功率放大器的标准拓扑如图 1a所示。当没有信号施加到输入端时，相对较小的电流会流过晶体管，以保持它们处于放大模式。该偏置电流由二极管 D1、D2、晶体管 Q1、Q2 的基极-发射极结和电流检测电阻 R CS1、R CS2两端的电压降定义。
图 1具有二极管偏置 (a) 和运算放大器偏置 (b) 的功率放大器拓扑。 四个 PN 结上的电压降不匹配，它们都取决于温度。偏置电流有点难以定义，并且经常需要电流调整。为了最大限度地减少这些热效应，放大器的二极管和晶体管必须紧密地热接触，以在不同的输出功率下提供正常的偏置。 图 1b中的电路解决了偏置问题。由于R 2、A1、R CS1、R CS2、A2 和R 3形成的回路中没有温度相关分量，因此可以精确计算偏置电流，并且它不依赖于温度。参考文献 1中引用的原理图使用该拓扑构建了一个性能良好的 2W 音频放大器。 该设计理念（参见图 2）将改进后的拓扑结构推向了功率极限。
图 2该电流升压器电路可提供高达 20 W 的功率，并具有明确定义的与温度无关的静态电流。 关键是 OPA2991，这是一款能够与 ±20 V 电源一起工作的轨到轨 I/O 运算放大器。该电路使用小型电流检测电阻器和两对互补晶体管来提供更大的电流，可向 8Ω 负载提供高达 20W 的功率，同时具有适度的静态电流、低失真和宽带宽。与传统的 AB 类设计不同，它的偏置电流不依赖于温度，也不需要调整。当晶体管不导通时，二极管 D1 和 D2 导通，因此运算放大器始终处于活动模式。 该放大器的性能数据突出了其改进架构的优势：
图 3显示了 V IN（黄色迹线）、V OUT（绿色迹线）及其在最大功率和 1 kHz 下的频谱。
图 3最大功率和 1 kHz 下的 V IN和 V OUT。上图显示了 V IN的频谱，下图显示了 V OUT的频谱。 其他关键要点：
仿真表明该电路具有显着的带宽和低失真。在 1 kHz 时，本底噪声大约比基波峰值低 80 dB。这两个频谱非常相同，这意味着电路不会引入失真。仿真报告的总谐波失真 (THD) 为 0.021 %。图 4说明了 50 kHz 时的这些特性。
图 4 V IN、V OUT及其在 50 kHz 时的频谱。 在 50 kHz 时，本底噪声大约比基波峰值低 60 dB。两个频谱的噪声部分非常相同。接近基波峰值（图中第一个框），输出光谱略高于输入光谱；这意味着电路会在那里引入一些失真。模拟显示 THD = 0.216 %。 |
