Ebben az útmutatóban részletesen megismerkedünk a Push pull erősítőkkel. Lefedtük a push pull erősítő mögötti elméletet és alkalmazásokat. Bemutattuk a push pull erősítők különböző típusait is, mint például az A osztályú, a B osztályú és az AB osztályú push pull erősítő modelleket.

A push pull erősítő olyan erősítő, amely olyan kimeneti fokozattal rendelkezik, amely mindkét irányban képes áramot vezetni a terhelésen keresztül. A tipikus push pull erősítő kimeneti szakasza két azonos BJT-ból vagy MOSFET-ből áll, amelyek közül az egyik a terhelésen keresztül áramot ad, míg a másik a terhelésből származó áramot elnyeli. A push pull erősítők a torzítás és a teljesítmény szempontjából jobbak az egyvégű erősítőknél (egyetlen tranzisztort használnak a kimeneten a terhelés meghajtására). Az egyvégű erősítő, bármennyire is jól van megtervezve, a dinamikus átviteli jellemzők nem linearitása miatt biztosan bevezet némi torzítást. A push pull erősítőket általában olyan helyzetekben használják, ahol alacsony torzításra, nagy hatékonyságra és nagy kimeneti teljesítményre van szükség. A push pull erősítő alapvető működése a következő: Az erősítendő jelet először két azonos, 180°-kal fázison kívül eső jelre osztják. Ezt a felosztást általában egy bemeneti csatoló transzformátor segítségével végzik. A bemeneti csatoló transzformátor úgy van elrendezve, hogy az egyik jel az egyik tranzisztor bemenetére, a másik jel pedig a másik tranzisztor bemenetére kerüljön. A push pull erősítő előnyei az alacsony torzítás, a mágneses telítődés hiánya a csatoló transzformátor magjában és a tápegység hullámzásának megszüntetése, ami a zümmögés hiányát eredményezi, míg a hátrányok a két azonos tranzisztor szükségessége és a terjedelmes és költséges csatoló transzformátorok követelménye.

A osztályú push pull erősítő.

A push pull erősítő készülhet A, B, AB vagy C osztályú konfigurációban. Egy tipikus A osztályú push pull erősítő áramköri diagramja a fenti ábrán látható. A Q1 és a Q2 két azonos tranzisztor, és emitterkapcsaik össze vannak kötve. Az R1 és R2 a tranzisztorok előfeszítésére szolgál. A két tranzisztor kollektorcsatlakozói a T2 kimeneti transzformátor primerének megfelelő végeihez vannak csatlakoztatva. A tápegység a T2 primer középső csapja és a Q1 és Q2 emitter csomópontja közé van csatlakoztatva. Mindegyik tranzisztor bázisterminálja a T1 bemeneti csatoló transzformátor másodlagos végéhez van csatlakoztatva. A bemeneti jelet a T1 primerére alkalmazzuk, és az RL kimeneti terhelést a T2 szekunderén keresztül csatlakoztatjuk. a Q2 és a Q1 nyugalmi árama ellentétes irányban áramlik a T2 primerének megfelelő felén keresztül, és ennek eredményeképpen nem lesz mágneses telítettség. Az ábrán látható, hogy a fázisfelosztott jeleket az egyes tranzisztorok bázisára alkalmazzák. Amikor a Q1-et a bemeneti jelének első felével pozitívra hajtjuk, a Q1 kollektorárama növekszik. Ugyanakkor a Q2-t negatívra hajtják a bemeneti jelének első felével, és így a Q2 kollektoráram csökken. Az ábrából megértheti, hogy a Q1 és a Q2 kollektoráramai, azaz; I1 és I2 ugyanabban az irányban áramlik a T2 primer megfelelő felén keresztül. Ennek eredményeképpen az eredeti bemeneti jel felerősített változata indukálódik a T2 szekunderben. Nyilvánvaló, hogy a T2 szekunderen áthaladó áram a két kollektoráram különbsége. A harmonikusok sokkal kisebbek lesznek a kimeneten a törlés miatt, és ez alacsony torzítást eredményez.

B osztályú push pull erősítő.

A B osztályú push pull erősítő szinte hasonló az A osztályú push pull erősítőhöz, és az egyetlen különbség az, hogy a B osztályú push pull erősítőnél nincs előfeszítő ellenállás. Ez azt jelenti, hogy a két tranzisztor a leválasztási ponton van előfeszítve. a B osztályú konfiguráció jobb teljesítményt tud nyújtani, és nagyobb hatékonysággal rendelkezik(akár 78,5%). Mivel a tranzisztorok a levágási ponton vannak előfeszítve, üresjáratban nem fogyasztanak energiát, és ez növeli a hatékonyságot. A B osztályú push pull erősítők előnyei a következők: korlátozott tápellátási körülmények között való működés (a magasabb hatásfok miatt), a kimeneti egyenletes harmonikusok hiánya, az A osztályú konfigurációhoz képest egyszerű áramkör stb. A hátrányok a harmonikus torzítás magasabb százaléka az A osztályhoz képest, a tápellátás hullámzásának megszüntetése nem olyan hatékony, mint az A osztályú push pull erősítőben, és ez egy jól szabályozott tápegység szükségességét eredményezi.A klasszikus B osztályú push pull erősítő áramköri diagramja az alábbi ábrán látható.

A B osztályú push pull erősítő áramköri elrendezése hasonló az A osztályú push pull erősítőéhez, kivéve az előfeszítő ellenállások hiányát. A T1 a bemeneti csatolókondenzátor, és a bemeneti jelet annak primerére vezetjük. A Q1 és a Q2 két azonos tranzisztor, és emitterkapcsaik össze vannak kötve. A bemeneti csatoló transzformátor középső csapja és a feszültségforrás negatív vége az emitterkapcsok csomópontjához van csatlakoztatva. A feszültségforrás pozitív vége a kimeneti csatoló transzformátor középső csapjához van csatlakoztatva. Az egyes tranzisztorok kollektorkapcsai a T2 kimeneti csatoló transzformátor primerének megfelelő végéhez vannak csatlakoztatva. Az RL terhelés a T2 szekunderére van csatlakoztatva.

A bemeneti jelet a T1 bemeneti transzformátor két hasonló, de ellentétes fázisú jellé alakítja. E két jel közül az egyiket a felső tranzisztor bázisára, míg a másikat a másik tranzisztor bázisára vezetjük. Ezt az áramköri diagramból megértheti. Amikor a Q1 tranzisztort a pozitív oldalra hajtják a bemeneti jel pozitív felével, a Q2 tranzisztorban a fordítottja történik. Ez azt jelenti, hogy amikor a Q1 kollektorárama növekvő irányba megy, a Q2 kollektorárama csökkenő irányba megy. Mindenesetre az áramáramlás a T2 primerének megfelelő felén keresztül ugyanabban az irányban lesz. Nézze meg az ábrát a jobb megértéshez. Ez az áramáramlás a T2 primerén keresztül egy hullámformát eredményez, amely a szekunderen keresztül indukálódik. A szekunderen indukált hullámforma hasonló az eredeti bemeneti jelhez, de nagyságrendileg felerősített.

A keresztirányú torzítás.

A keresztirányú torzítás a B osztályú erősítő konfigurációkban gyakran megfigyelhető torzítás típusa. Amint korábban mondtuk ,a tranzisztorok a B osztályú erősítőben levágási ponton vannak előfeszítve. Mindannyian tudjuk, hogy egy szilícium tranzisztor 0,7V-ot igényel, és egy germánium dióda 0,2V feszültséget igényel a bázis-emitter csomópontján, mielőtt belépne a vezető üzemmódba, és ezt a bázis-emitter feszültséget nevezik vágási feszültségnek. A germánium diódák nem tartoznak az erősítők körébe, és beszélhetünk egy B osztályú push pull erősítőről, amely szilícium tranzisztorokon alapul. Mivel a tranzisztorok lekapcsolásra vannak előfeszítve, a bázis-emitter csomópontjukon lévő feszültség nulla bemeneti állapotban nulla marad. Az egyetlen forrás a tranzisztorok számára, hogy megkapják a szükséges vágási feszültséget, maga a bemeneti jel, és a szükséges vágási feszültséget magából a bemeneti jelből fosztják ki. Ennek eredményeképpen a bemeneti hullámforma 0,7 V alatti részei (vágási feszültség) törlődnek, és így a megfelelő részek a kimeneti hullámformában is hiányozni fognak. Nézze meg az alábbi ábrát a jobb megértés érdekében.

AB osztályú push pull erősítő.

Az AB osztály egy másik típusú push pull erősítő, amely szinte hasonló az A osztályú push pull erősítőhöz, és az egyetlen különbség az, hogy az R1 és R2 előfeszítő ellenállások értéke úgy van kiválasztva, hogy a tranzisztorok éppen a vágási feszültségen (0,7V) vannak előfeszítve. Ez csökkenti azt az időt, amely alatt mindkét tranzisztor egyszerre OFF (az idő, amely alatt a bemeneti jel (-0,7V és +0,7V között van), és így a keresztirányú torzítás csökken. A fent említett osztályok közül az A osztály rendelkezik a legkisebb torzítással, majd az AB osztály, majd a B osztály. Bárhogyan is, az AB osztályú konfiguráció csökkentett hatékonysággal rendelkezik, és ésszerű mennyiségű energiát pazarol a nulla bemeneti állapotban. A B osztály rendelkezik a legnagyobb hatásfokkal (78,5%), majd a B osztály (78,5 és 50% között), majd az A osztály (50%) .