Nach meinem Verständnis besteht die Aufgabe der Ausgangsstufe darin, die Ausgangsimpedanz auf nahezu 0 zu verringern. MOSFETs scheinen dafür besser geeignet zu sein, da sie viel niedrigere .
Dennoch sehe ich ziemlich oft BJTs als Puffer in diskretem Design, oft in einer Darlington-Konfiguration, um die Eingangsimpedanz zu erhöhen, während nur ein MOSFET eine ausreichend hohe Eingangsimpedanz hätte.
Meiner Meinung nach war es entweder billiger oder einfacher. Leistungs-BJTs sind in der Tat etwas billiger als Leistungs-MOSFETs, und es scheint mir, dass es einfacher ist, einen relativ linearen Puffer mit einem BJT-Emitterfolger herzustellen, während ein MOSFET-Sourcefolger eine gewisse Rückkopplung erfordern kann.
Antworten:
Um eine Audiospannungsquelle zu erstellen, soll die Verzerrung der Übergangsspannung Null sein, was einen Gleichstrom im Ruhezustand> 1% des Maximalstroms erfordert. Diese bescheidene Verzerrung und Ausgangsimpedanz wird durch negative Rückkopplung oder übermäßige Verstärkung des offenen Regelkreises weiter verringert. Die aktive Diodengleichspannung kann für die Differenz-Darlington-Ausgangsstufe in mV vorhergesagt werden.
Bei MOSFETs kann die Leitfähigkeitsschwelle jedoch um 50% variieren, z. B. 1 bis 2 V oder 2 bis 4 V, so dass die Vorspannung für die Querleitung zur Beseitigung von Überkreuzungsverzerrungen bei linearen Leistungsverstärkern mit niedriger Spannungsverstärkung nicht einfach erfolgt.
Edit 22. Mai:
Außerdem gibt es, wie von @Thor angegeben, Thermal Runway aus den Mikroarray-FET-Strukturen, die sich im linearen Modus den Strom mit Vgs-NTC-Effekten teilen, jedoch PTC-Effekte für RdsOn im Vollleitungsmodus. Ohne die richtige Auswahl der Transistorkomponenten kann dies zu einem katastrophalen Ausfall führen.
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Früher waren MOSFETs in Leistungsverstärkern häufiger anzutreffen, doch handelte es sich häufig um laterale Leistungs-MOSFETs.
Die meisten modernen MOSFETs (vertikale MOSFETs / HEXFETs) sind hochoptimiert für das Schalten und erfordern ein sehr sorgfältiges Design in einem linearen Verstärkerdesign. Zum Beispiel haben diese modernen Schaltertypen eine große nichtlineare Gate-Kapazität, die schwer anzusteuern ist.
Darüber hinaus können HEXFETs unter lokalisierten Erwärmungseffekten leiden, die in einer linearen Anwendung zu einem thermischen Durchgehen führen können.
Eine gute Beschreibung dieser Probleme finden Sie hier
Laterale MOSFETs sind immer noch verfügbar, aber recht teuer. Sehen hier
Es ist also nicht so, dass MOSFETs nicht verwendet werden können, aber es ist oft schwieriger und kostengünstiger, für einen bestimmten Preis dieselbe Leistung und Zuverlässigkeit zu erzielen.
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Zweiter Zusammenbruch
(Viele) Audioverstärker betreiben die Endstufe in ihrem linearen Bereich.
Moderne Leistungs-MOSFETs sind nicht für den Betrieb im linearen Bereich ausgelegt. Viele von ihnen (HEXFETs) bestehen aus einem Gitter von Hunderttausenden kleinerer FET-Elemente, um die Leistungsdichte und die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Andere schaltoptimierte MOSFET-Familien weisen ähnliche Konstruktionen mit großen Chipflächen und / oder Anordnungen kleinerer Elemente auf.
Bei MOSFETs hat die Schwellenspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten. Wenn ein bestimmter Bereich des Die / FET-Elements heißer wird, sinkt seine Schwellenspannung, und da der MOSFET in seinem linearen Bereich arbeitet, leitet dieser Bereich einen größeren Teil des Stroms, so dass er noch heißer wird. In Kürze hat die lokalisierte Erwärmung eines winzigen Teils des Chips zu einem Kurzschluss geführt, der oft als "Zweiter Durchschlag" bezeichnet wird.
Aber...
Ein relativ neuer Verstärkertyp, der "Class D" -Verstärker, schaltet die Endstufentransistoren schnell ein und aus, und zwar mit einer Frequenz, die viel höher ist, als vom Lautsprecher erwartet wird. Ein Tiefpassfilter filtert das Hochfrequenzrauschen heraus und die Verstärkung wird durch Variieren des Arbeitszyklus erreicht.
MOSFETs sind in solchen Konstruktionen äußerst verbreitet, da bei Klasse-D-Verstärkern die Ausgangsstufenelemente entweder vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet sind. Da Leistungs-MOSFETs dafür optimiert sind, werden sie dafür verwendet.
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