V této příručce se podrobně seznámíme se zesilovači Push Pull. Probrali jsme teorii a aplikace, které se skrývají za push pull zesilovačem. Ukázali jsme si také různé typy push pull zesilovačů, jako jsou modely push pull zesilovačů třídy A, třídy B a třídy AB.

Push pull zesilovač je zesilovač, který má výstupní stupeň, který může vést proud v obou směrech přes zátěž. Výstupní stupeň typického push pull zesilovače se skládá ze dvou identických tranzistorů BJT nebo MOSFET, z nichž jeden odebírá proud přes zátěž, zatímco druhý odebírá proud ze zátěže. Zesilovače Push-Pull jsou z hlediska zkreslení a výkonu lepší než jednosměrné zesilovače (využívající jeden tranzistor na výstupu pro řízení zátěže). Jednosměrný zesilovač, ať už je navržen jakkoli dobře, bude jistě přinášet určité zkreslení v důsledku nelinearity svých dynamických přenosových charakteristik. Zesilovače Push-Pull se běžně používají v situacích, kdy se vyžaduje nízké zkreslení, vysoká účinnost a vysoký výstupní výkon. Základní činnost push pull zesilovače je následující: Signál, který má být zesílen, se nejprve rozdělí na dva identické signály 180° mimo fázi. Obvykle se toto rozdělení provádí pomocí vstupního vazebního transformátoru. Vstupní vazební transformátor je uspořádán tak, že jeden signál je přiveden na vstup jednoho tranzistoru a druhý signál je přiveden na vstup druhého tranzistoru. Výhodou push pull zesilovače je nízké zkreslení, absence magnetického nasycení v jádře vazebního transformátoru a odstranění zvlnění napájecího zdroje, což vede k absenci brumu, zatímco nevýhodou je potřeba dvou identických tranzistorů a požadavek na rozměrné a nákladné vazební transformátory.

Zesilovač push pull třídy A.

Zesilovač push pull může být vyroben v konfiguraci třídy A, třídy B, třídy AB nebo třídy C. Zesilovač push pull může být vyroben v konfiguraci třídy A, třídy B nebo třídy AB. Schéma zapojení typického push pull zesilovače třídy A je uvedeno výše. Q1 a Q2 jsou dva identické tranzistory a jejich emitorové svorky jsou spojeny dohromady. R1 a R2 jsou určeny k předpětí tranzistorů. Kolektorové svorky obou tranzistorů jsou připojeny k příslušným koncům primáru výstupního transformátoru T2. Napájecí zdroj je připojen mezi střední odbočku primáru T2 a emitorový přechod Q1 a Q2. Bázové svorky každého tranzistoru jsou připojeny k příslušným koncům sekundáru vstupního vazebního transformátoru T1. Vstupní signál je přiveden na primár T1 a výstupní zátěž RL je připojena přes sekundár T2. klidový proud Q2 a Q1 protéká v opačných směrech příslušnými polovinami primáru T2 a v důsledku toho nedojde k magnetickému nasycení. Z obrázku je patrné, že na bázi jednotlivých tranzistorů jsou přivedeny fázově rozdělené signály. Když je Q1 řízen kladně pomocí první poloviny svého vstupního signálu, zvýší se kolektorový proud Q1. Současně je Q2 řízen záporně pomocí první poloviny svého vstupního signálu, a tak kolektorový proud Q2 klesá. Z obrázku je zřejmé, že kolektorové proudy Q1 a Q2, tj. I1 a I2, tečou stejným směrem přes odpovídající poloviny primáru T2. V důsledku toho se v sekundáru T2 indukuje zesílená verze původního vstupního signálu. Je zřejmé, že proud procházející sekundárem T2 je rozdílem obou kolektorových proudů. Harmonických bude ve výstupu díky zrušení mnohem méně, což má za následek nízké zkreslení.

Zesilovač třídy B push pull.

Zesilovač třídy B push pull je téměř podobný zesilovači třídy A push pull a jediný rozdíl je v tom, že u zesilovače třídy B push pull nejsou použity žádné předpínací odpory. To znamená, že oba tranzistory jsou předpjaté v bodě vypnutí. konfigurace třídy B může poskytnout lepší výstupní výkon a má vyšší účinnost (až 78,5 %). Protože jsou tranzistory předpjaté v bodě vypnutí, nespotřebovávají žádný výkon v klidovém stavu, což zvyšuje účinnost. Výhodami push pull zesilovačů třídy B jsou schopnost pracovat v podmínkách omezeného napájení (díky vyšší účinnosti), absence rovnoměrných harmonických na výstupu, jednoduché zapojení ve srovnání s konfigurací třídy A atd. Nevýhodou je vyšší procento harmonického zkreslení ve srovnání s třídou A, potlačení zvlnění napájecího zdroje není tak účinné jako u push pull zesilovače třídy A, což vede k potřebě dobře regulovaného napájecího zdroje.Schéma zapojení klasického push pull zesilovače třídy B je uvedeno na následujícím obrázku.

Obvodové uspořádání zesilovače třídy B push pull je podobné zesilovači třídy A push pull s výjimkou absence předpínacích odporů. T1 je vstupní vazební kondenzátor a vstupní signál je přiveden na jeho primární část. Q1 a Q2 jsou dva identické tranzistory a jejich emitorové svorky jsou spojeny dohromady. Střední odbočka vstupního vazebního transformátoru a záporný konec zdroje napětí je připojen ke spojovacímu bodu emitorových svorek. Kladný konec zdroje napětí je připojen ke středové odbočce výstupního vazebního transformátoru. Kolektorové svorky každého tranzistoru jsou připojeny k příslušným koncům primáru výstupního vazebního transformátoru T2. Zátěž RL je připojena přes sekundár T2.

Vstupní signál je vstupním transformátorem T1 převeden na dva podobné, ale fázově opačné signály. Jeden z těchto dvou signálů je přiveden na bázi horního tranzistoru, zatímco druhý je přiveden na bázi druhého tranzistoru. To lze pochopit ze schématu zapojení. Když je tranzistor Q1 kladnou polovinou svého vstupního signálu přiveden na kladnou stranu, v tranzistoru Q2 se děje opak. To znamená, že když kolektorový proud Q1 jde rostoucím směrem, kolektorový proud Q2 jde klesajícím směrem. Každopádně proud protékající příslušnými polovinami primáru T2 bude mít stejný směr. Pro lepší pochopení se podívejte na obrázek. Tento průtok proudu primárem T2 vede k indukci vlny na jeho sekundáru. Vlnový tvar indukovaný na sekundáru je podobný původnímu vstupnímu signálu, ale z hlediska velikosti je zesílený.

Zkreslení křížením.

Zkreslení křížením je typ zkreslení, který se běžně vyskytuje v konfiguracích zesilovačů třídy B. Zkreslení křížením je typem zkreslení, které se běžně vyskytuje v konfiguracích zesilovačů třídy B. Jak jsme již řekli dříve ,tranzistory jsou v zesilovači třídy B zkresleny v bodě vypnutí. Všichni víme, že křemíkový tranzistor vyžaduje 0,7 V a germaniová dioda vyžaduje 0,2 V napětí na svém emitorovém přechodu báze, než přejde do vodivého režimu, a toto emitorové napětí báze se nazývá vypínací napětí. Germaniové diody nepatří do zesilovačů a můžeme hovořit o push pull zesilovači třídy B založeném na křemíkových tranzistorech. Vzhledem k tomu, že tranzistory jsou zkresleny do vypínacího napětí, zůstává napětí na jejich bázovém emitorovém přechodu během nulového vstupního stavu nulové. Jediným zdrojem, z něhož tranzistory získávají potřebné odpojovací napětí, je samotný vstupní signál a potřebné odpojovací napětí se bude loupit ze samotného vstupního signálu. V důsledku toho budou části vstupního tvaru vlny, které jsou nižší než 0,7 V (řezné napětí), zrušeny, a proto budou příslušné části chybět i ve výstupním tvaru vlny. Pro lepší pochopení se podívejte na následující obrázek.

Zesilovač push pull třídy AB.

Třída AB je dalším typem zesilovače push pull, který je téměř podobný zesilovači push pull třídy A a jediný rozdíl spočívá v tom, že hodnota předpínacích rezistorů R1 a R2 je zvolena tak, aby byly tranzistory předpínány právě při napětí cut in (0,7 V). Tím se zkrátí doba, po kterou jsou oba tranzistory současně vypnuté (doba, po kterou je vstupní signál v rozmezí (-0,7V a +0,7V), a sníží se tak křížové zkreslení. Z výše uvedených tříd má nejmenší zkreslení třída A, pak třída AB a pak třída B. Každopádně konfigurace třídy AB má sníženou účinnost a při nulovém vstupním stavu plýtvá přiměřeným množstvím energie. Nejvyšší účinnost má třída B (78,5 %), pak třída B (mezi 78,5 a 50 %) a pak třída A (50 %) .

.