I denne vejledning, lad os lære i detaljer om Push Pull forstærkere. Vi har dækket teori og anvendelser bag en push pull forstærker. Vi har også demonstreret forskellige typer push pull forstærkere, som klasse A, klasse B og klasse AB push pull forstærkermodeller.

En push pull forstærker er en forstærker, som har et udgangstrin, der kan drive en strøm i begge retninger gennem gennem gennem belastningen. Udgangstrinet i en typisk push pull-forstærker består af to identiske BJT’er eller MOSFET’er, hvoraf den ene sender strøm gennem belastningen, mens den anden sender strømmen fra belastningen. Push pull-forstærkere er bedre end single ended-forstærkere (der anvender en enkelt transistor i udgangen til at drive belastningen) med hensyn til forvrængning og ydeevne. En single ended-forstærker, uanset hvor godt den er konstrueret, vil helt sikkert medføre en vis forvrængning på grund af den manglende linearitet i dens dynamiske overførselsegenskaber. Push pull-forstærkere anvendes almindeligvis i situationer, hvor der kræves lav forvrængning, høj effektivitet og høj udgangseffekt. Den grundlæggende funktion af en push pull-forstærker er som følger: Det signal, der skal forstærkes, opdeles først i to identiske signaler, der er 180° ude af fase. Denne opsplitning sker normalt ved hjælp af en indgangskoblingstransformator. Indgangskoblingstransformatoren er anbragt således, at det ene signal tilføres indgangen til den ene transistor og det andet signal til indgangen til den anden transistor. Fordelene ved push pull-forstærkeren er lav forvrængning, fravær af magnetisk mætning i koblingstransformatorens kerne og ophævelse af strømforsyningsbølger, hvilket resulterer i fravær af brummen, mens ulemperne er behovet for to identiske transistorer og kravet om omfangsrige og dyre koblingstransformatorer.

Klasse A push pull-forstærker.

En push pull-forstærker kan fremstilles i klasse A-, klasse B-, klasse AB- eller klasse C-konfigurationer. Kredsløbsdiagrammet for en typisk push pull-forstærker i klasse A er vist ovenfor. Q1 og Q2 er to identiske transistorer, og deres emitterterminaler er forbundet med hinanden. R1 og R2 er beregnet til forspænding af transistorerne. Kollektorterminalerne på de to transistorer er forbundet med de respektive ender af udgangstransformator T2’s primærdel. Strømforsyningen er forbundet mellem T2-primærtransformatorens midteraftag og emitterforbindelsen mellem Q1 og Q2. Baseterminalen på hver transistor er forbundet med de respektive ender af sekundærdelen af indgangskoblingstransformatoren T1. Indgangssignalet påføres T1’s primærdel, og udgangsbelastningen RL er forbundet med T2’s sekundærdel. Q2’s og Q1’s hvilestrøm løber i modsatte retninger gennem de tilsvarende halvdele af T2’s primærdel, og der vil derfor ikke forekomme magnetisk mætning. På figuren kan man se de faseopdelte signaler, der tilføres basen af hver transistor. Når Q1 drives positivt ved hjælp af den første halvdel af sit indgangssignal, stiger Q1’s kollektorstrøm. Samtidig drives Q2 negativt med den første halvdel af sit indgangssignal, og derfor falder Q2’s kollektorstrøm. Af figuren fremgår det, at kollektorstrømmene fra Q1 og Q2, dvs. I1 og I2, strømmer i samme retning gennem de tilsvarende halvdele af T2-primærsignalets primærsignal. Som følge heraf induceres en forstærket version af det oprindelige indgangssignal i T2 sekundært. Det er klart, at strømmen gennem T2-sekæret er forskellen mellem de to kollektorstrømme. Harmoniske overtoner vil være meget mindre i udgangen på grund af annullering, og dette resulterer i lav forvrængning.

Klasse B push pull-forstærker.

Klasse B push pull-forstærkeren ligner næsten klasse A push pull-forstærkeren, og den eneste forskel er, at der ikke er nogen forspændingsmodstande for en klasse B push pull-forstærker. Det betyder, at de to transistorer er forspændt ved afskæringspunktet.Klasse B-konfigurationen kan give en bedre udgangseffekt og har højere effektivitet (op til 78,5 %). Da transistorerne er forspændt ved afskæringspunktet, bruger de ingen strøm i tomgang, hvilket øger effektiviteten. Fordelene ved push-pull-forstærkere i klasse B er, at de kan fungere under begrænsede strømforsyningsforhold (på grund af den højere effektivitet), at der ikke forekommer jævne overtoner i udgangen, at kredsløbene er enkle i forhold til klasse A-konfigurationen osv. Ulemperne er en højere procentdel af harmonisk forvrængning sammenlignet med klasse A, annullering af strømforsyningsbølger er ikke så effektiv som i push pull-forstærkere i klasse A, hvilket medfører, at der er behov for en velreguleret strømforsyning.Skemaet for en klassisk push pull-forstærker i klasse B er vist i nedenstående diagram.

Kredsløbsarrangementet i klasse B push pull-forstærkeren svarer til klasse A push pull-forstærkeren bortset fra fraværet af forspændingsmodstandene. T1 er indgangskoblingskondensatoren, og indgangssignalet påføres dens primær. Q1 og Q2 er to identiske transistorer, og deres emitterterminaler er forbundet med hinanden. Indgangskoblingstransformatorens midteraftag og spændingskildens negative ende er forbundet til emitterterminalernes samlingspunkt. Den positive ende af spændingskilden er forbundet med udgangskoblingstransformatorens midteraftag. Kollektorterminalerne på hver transistor er forbundet med de respektive ender af udgangskoblingstransformatorens primærdel T2. Belastning RL er tilsluttet over sekundærdelen af T2.

Ingangssignalet omdannes til to ens, men i modsat fase modsatte signaler af indgangstransformatoren T1. Det ene af disse to signaler tilføres basen af den øverste transistor, mens det andet tilføres basen af den anden transistor. Du kan forstå dette ud fra kredsløbsdiagrammet. Når transistor Q1 drives til den positive side ved hjælp af den positive halvdel af sit indgangssignal, sker det omvendte i transistor Q2. Det vil sige, at når kollektorstrømmen fra Q1 går i stigende retning, går kollektorstrømmen fra Q2 i faldende retning. Under alle omstændigheder vil strømmen gennem de respektive halvdele af T2’s primærsignal gå i samme retning. Se på figuren for at få en bedre forståelse. Denne strømgennemstrømning gennem T2’s primærdel resulterer i en bølgeform, der induceres over dens sekundærdel. Den bølgeform, der induceres over sekundæret, svarer til det oprindelige indgangssignal, men er forstærket med hensyn til størrelsen.

Cross over distortion.

Cross over distortion er en type forvrængning, der almindeligvis ses i klasse B-forstærkerkonfigurationer. Som vi sagde tidligere, er transistorerne polariseret ved afskæringspunktet i klasse B-forstærkeren. Vi ved alle, at en siliciumtransistor kræver 0,7 V og en germaniumdiode kræver en spænding på 0,2 V over basis-emitterforbindelsen, før den går i ledende tilstand, og denne basis-emitterspænding kaldes cut in-spænding. Germaniumdioder er udelukket i forstærkere, og vi kan tale om en klasse B push-pull-forstærker baseret på siliciumtransistorer. Da transistorerne er polariseret til cut off, forbliver spændingen over deres base-emitterforbindelse nul under nul-indgangstilstanden. Den eneste kilde for transistorerne til at få den nødvendige afbrydelsesspænding er selve indgangssignalet, og den nødvendige afbrydelsesspænding vil blive hentet fra selve indgangssignalet. Som følge heraf vil dele af indgangsbølgeformen, der er under 0,7 V (spændingsafbrydelse), blive annulleret, og de tilsvarende dele vil derfor også være fraværende i udgangsbølgeformen. Se nedenstående figur for at få en bedre forståelse.

Klasse AB push pull-forstærker.

Klasse AB er en anden type push pull-forstærker, som næsten svarer til en klasse A push pull-forstærker, og den eneste forskel er, at værdien af forspændingsmodstandene R1 og R2 er valgt således, at transistorerne er forspændt lige ved cut in-spændingen (0,7 V). Dette reducerer den tid, hvor begge transistorer samtidig er slukkede (den tid, hvor indgangssignalet ligger mellem -0,7 V og +0,7 V), og dermed reduceres overkrydsningsforvrængningen. Af de ovennævnte klasser har klasse A den mindste forvrængning, derefter klasse AB og derefter klasse B. Under alle omstændigheder har klasse AB-konfigurationen en reduceret effektivitet og spilder en rimelig mængde strøm under nul inputtilstand. Klasse B har den højeste virkningsgrad (78,5 %), derefter klasse B (mellem 78,5 og 50 %) og derefter klasse A (50 %) .