En esta guía, vamos a aprender en detalle sobre los amplificadores Push Pull. Hemos cubierto la teoría y las aplicaciones detrás de un amplificador push pull. También hemos demostrado diferentes tipos de amplificadores push pull, como los modelos de amplificadores push pull Clase A, Clase B y Clase AB.

Un amplificador push pull es un amplificador que tiene una etapa de salida que puede conducir una corriente en cualquier dirección a través de la carga. La etapa de salida de un amplificador push pull típico consiste en dos BJTs o MOSFETs idénticos, uno de los cuales envía la corriente a través de la carga y el otro recibe la corriente de la carga. Los amplificadores push pull son superiores a los amplificadores de terminación simple (que utilizan un solo transistor en la salida para conducir la carga) en términos de distorsión y rendimiento. Un amplificador de un solo extremo, por muy bien que esté diseñado, introducirá seguramente alguna distorsión debido a la no linealidad de sus características de transferencia dinámica. Los amplificadores push pull se utilizan habitualmente en situaciones en las que se requiere una baja distorsión, un alto rendimiento y una elevada potencia de salida. El funcionamiento básico de un amplificador push pull es el siguiente: La señal que se va a amplificar se divide primero en dos señales idénticas 180° fuera de fase. Por lo general, esta división se realiza mediante un transformador de acoplamiento de entrada. El transformador de acoplamiento de entrada está dispuesto de manera que una señal se aplica a la entrada de un transistor y la otra señal se aplica a la entrada del otro transistor. Las ventajas del amplificador push pull son la baja distorsión, la ausencia de saturación magnética en el núcleo del transformador de acoplamiento, y la cancelación de las ondulaciones de la fuente de alimentación que da lugar a la ausencia de zumbidos, mientras que las desventajas son la necesidad de dos transistores idénticos y el requisito de transformadores de acoplamiento voluminosos y costosos.

Amplificador push pull de Clase A.

Un amplificador push pull puede realizarse en configuraciones de Clase A, Clase B, Clase AB o Clase C. El diagrama del circuito de un típico amplificador push pull de Clase A se muestra arriba. Q1 y Q2 son dos transistores idénticos y sus terminales de emisor están conectados juntos. R1 y R2 sirven para polarizar los transistores. Los terminales de colector de los dos transistores están conectados a los respectivos extremos del primario del transformador de salida T2. La fuente de alimentación se conecta entre la toma central del primario de T2 y la unión de emisores de Q1 y Q2. El terminal de base de cada transistor se conecta a los respectivos extremos del secundario del transformador de acoplamiento de entrada T1. La señal de entrada se aplica al primario de T1 y la carga de salida RL se conecta a través del secundario de T2.La corriente de reposo de Q2 y Q1 fluye en direcciones opuestas a través de las mitades correspondientes del primario de T2 y como resultado no habrá saturación magnética. En la figura se pueden ver las señales divididas en fase que se aplican a la base de cada transistor. Cuando Q1 es impulsado positivamente utilizando la primera mitad de su señal de entrada, la corriente de colector de Q1 aumenta. Al mismo tiempo, Q2 es impulsado negativamente utilizando la primera mitad de su señal de entrada, por lo que la corriente de colector de Q2 disminuye. De la figura se deduce que las corrientes de colector de Q1 y Q2, es decir, I1 e I2, fluyen en la misma dirección a través de las correspondientes mitades del primario de T2. Como resultado, se induce una versión amplificada de la señal de entrada original en el secundario de T2. Es evidente que la corriente que atraviesa el secundario de T2 es la diferencia entre las dos corrientes de colector. Los armónicos serán mucho menos en la salida debido a la cancelación y esto se traduce en una baja distorsión.

Amplificador push pull Clase B.

El amplificador push pull Clase B es casi similar al amplificador push pull Clase A y la única diferencia es que no hay resistencias de polarización para un amplificador push pull Clase B. La configuración de Clase B puede proporcionar una mejor salida de potencia y tiene una mayor eficiencia (hasta el 78,5%). Dado que los transistores están polarizados en el punto de corte, no consumen energía durante el estado de reposo, lo que aumenta la eficiencia. Las ventajas de los amplificadores push pull de clase B son la capacidad de trabajar en condiciones de alimentación limitada (debido a su mayor eficiencia), la ausencia de armónicos uniformes en la salida, la simplicidad de los circuitos en comparación con la configuración de clase A, etc. Las desventajas son un mayor porcentaje de distorsión armónica cuando se compara con la Clase A, la cancelación de las ondulaciones de la fuente de alimentación no es tan eficiente como en el amplificador push pull de Clase A y lo que resulta en la necesidad de una fuente de alimentación bien regulada.El diagrama del circuito de un amplificador push pull clásico de Clase B se muestra en el diagrama siguiente.

La disposición del circuito del amplificador push pull de Clase B es similar a la del amplificador push pull de Clase A, excepto por la ausencia de las resistencias de polarización. T1 es el condensador de acoplamiento de entrada y la señal de entrada se aplica a su primario. Q1 y Q2 son dos transistores idénticos y sus terminales de emisor están conectados entre sí. La toma central del transformador de acoplamiento de entrada y el extremo negativo de la fuente de tensión se conectan al punto de unión de los terminales de emisor. El extremo positivo de la fuente de tensión se conecta a la toma central del transformador de acoplamiento de salida. Los terminales de colector de cada transistor se conectan a los respectivos extremos del primario del transformador de acoplamiento de salida T2. La carga RL se conecta a través del secundario de T2.

La señal de entrada se convierte en dos señales similares pero de fase opuesta mediante el transformador de entrada T1. Una de estas dos señales se aplica a la base del transistor superior mientras que la otra se aplica a la base del otro transistor. Esto se puede entender a partir del diagrama del circuito. Cuando el transistor Q1 es conducido al lado positivo utilizando la mitad positiva de su señal de entrada, lo contrario ocurre en el transistor Q2. Esto significa que cuando la corriente de colector de Q1 va en dirección creciente, la corriente de colector de Q2 va en dirección decreciente. De todos modos el flujo de corriente a través de las respectivas mitades del primario del T2 estará en la misma dirección. Mira la figura para entenderlo mejor. Este flujo de corriente a través del primario del T2 resulta en una forma de onda inducida a través de su secundario. La forma de onda inducida a través del secundario es similar a la señal de entrada original pero amplificada en términos de magnitud.

Distorsión cruzada.

La distorsión cruzada es un tipo de distorsión comúnmente vista en configuraciones de amplificadores de Clase B. Como hemos dicho antes, los transistores están polarizados en el punto de corte en el amplificador de clase B. Todos sabemos que un transistor de silicio requiere 0,7V y un diodo de germanio requiere 0,2V de tensión a través de su unión base-emisor antes de entrar en el modo de conducción y esta tensión base-emisor se llama tensión de corte. Los diodos de germanio están fuera del alcance de los amplificadores y podemos hablar de un amplificador push pull de clase B basado en transistores de silicio. Dado que los transistores están polarizados a corte, la tensión a través de su unión base-emisor permanece cero durante la condición de entrada cero. La única fuente para que los transistores obtengan el corte de voltaje necesario es la propia señal de entrada y el corte de voltaje requerido será saqueado de la propia señal de entrada. Como resultado, las partes de la forma de onda de entrada que estén por debajo de 0,7 V (tensión de corte) se cancelarán y, por lo tanto, las partes correspondientes también estarán ausentes en la forma de onda de salida. La clase AB es otro tipo de amplificador push pull que es casi similar al amplificador push pull de clase A y la única diferencia es que el valor de las resistencias de polarización R1 y R2 se seleccionan de forma que los transistores se polarizan justo en la tensión de corte (0,7 V). Esto reduce el tiempo durante el cual ambos transistores están simultáneamente en OFF (el tiempo durante el cual la señal de entrada está entre (-0,7V y +0,7V) y así se reduce la distorsión cruzada. De las clases mencionadas anteriormente, la Clase A es la que menos distorsión presenta, luego la Clase AB y después la Clase B. En cualquier caso, la configuración de la Clase AB tiene una eficiencia reducida y desperdicia una cantidad razonable de energía durante la condición de entrada cero. La clase B tiene la mayor eficiencia (78,5%), luego la clase B (entre 78,5 y 50%) y luego la clase A (50%).