Файл: Audio Power Amp Design Handbook.pdf

115

Figure 5.5

CFP circuit and Quasi-
complementary stages

116

Figure 5.6

Three of the possible
Output-Triple
configurations

The output stage I

(See Table 5.1.) Given also the greater quiescent stability, it is hard to see
why this topology is not more popular.

The  crossover  region  is  much  narrower,  at  about  +/–0.3 V  (Figure  5.10).
When under-biased, this shows up on the distortion residual as narrower
spikes  than  an  emitter-follower  output  gives.  The  bad  effects  of  gm-
doubling as Vbias increases above optimal (here 1.296 V) can be seen in
the slopes moving outwards from the centre.

117

Table 5.1 Summary of output distortion

Emitter

Follower

CFP

Quasi

Simple

Quasi

Bax

Triple

Type 1

Simple

MOSFET

Quasi

MOSFET

Hybrid

MOSFET

8 !

0.031%

0.014%

0.069%

0.050%

0.13%

0.47%

0.44%

0.052%

Gain:

0.97

0.97

0.97

0.96

0.97

0.83

0.84

0.97

4 !

0.042%

0.030%

0.079%

0.083%

0.60%

0.84%

0.072%

0.072%

Gain:

0.94

0.94

0.94

0.94

0.92

0.72

0.73

0.94

Table 5.1 summarises the SPICE curves for 4 and 8 ! loadings; FET results from Ch.11 are included for

comparison. Each gain plot was subjected to Fourier analysis to calculate THD % results for a +/–40 V input.

Figure 5.7

Emitter-Follower large-
signal gain vs output

Audio Power Amplifier Design Handbook

118

Figure 5.8

EF crossover region
gain deviations,
+/–5 V range

Figure 5.9

Complementary-
Feedback-Pair gain
vs output

The output stage I

119

Figure 5.10

CFP crossover region
+/–2 V, Vbias as a
parameter

Quasi-complementary outputs

Originally,  the  quasi-complementary  configuration

[7]

was  virtually  man-

datory,  as  it  was  a  long  time  before  PNP  silicon  power  transistors  were
available in anything approaching complements of the NPN versions. The
standard version shown at Figure 5.5b is well known for poor symmetry
around the crossover region, as shown in Figure 5.11. Figure 5.12 zooms in
to show that the crossover region is a kind of unhappy hybrid of the EF and
CFP, as might be expected, and that no setting of Vbias can remove the
sharp edge in the gain plot.

A  major  improvement  to  symmetry  can  be  made  by  using  a  Baxandall
diode

[8]

,  as  shown  in  Figure  5.5c.  This  stratagem  yields  gain  plots  very

similar to those for the true complementary EF at Figures 5.7, 5.8, though
in practice the crossover distortion seems rather higher. When this Quasi-
Baxandall stage is used closed-loop in an amplifier in which Distortions 1
and 2, and 4 to 7 have been properly eliminated, it is capable of much
better  performance  than  is  commonly  believed;  for  example,  0.0015%
(1 kHz) and 0.015% (10 kHz) at 100 W is straightforward to obtain from an
amplifier with a moderate NFB factor of about 34 dB at 20 kHz.

The  best  reason  to  use  the  quasi-Baxandall  approach  today  is  to  save
money  on  output  devices,  as  PNP  power  BJTs  remain  somewhat  pricier
than NPNs. Given the tiny cost of a Baxandall diode, and the absolutely
dependable  improvement  it  gives,  there  seems  no  reason  why  anyone
should ever use the standard quasi circuit. My experiments show that the