In questa guida, impariamo in dettaglio sugli amplificatori push pull. Abbiamo coperto la teoria e le applicazioni dietro un amplificatore push pull. Abbiamo anche dimostrato diversi tipi di amplificatori push pull, come classe A, classe B e classe AB push pull modelli di amplificatori.

Un amplificatore push pull è un amplificatore che ha uno stadio di uscita che può guidare una corrente in entrambe le direzioni attraverso il carico. Lo stadio di uscita di un tipico amplificatore push pull consiste di due BJT o MOSFET identici, uno che genera corrente attraverso il carico mentre l’altro che affonda la corrente dal carico. Gli amplificatori push pull sono superiori agli amplificatori single ended (che usano un solo transistor all’uscita per pilotare il carico) in termini di distorsione e prestazioni. Un amplificatore single ended, per quanto bene possa essere progettato, introdurrà sicuramente una certa distorsione a causa della non linearità delle sue caratteristiche dinamiche di trasferimento. Gli amplificatori push pull sono comunemente usati in situazioni in cui sono richieste bassa distorsione, alta efficienza e alta potenza di uscita. Il funzionamento di base di un amplificatore push pull è il seguente: Il segnale da amplificare è prima diviso in due segnali identici 180° fuori fase. Generalmente questa divisione viene fatta usando un trasformatore di accoppiamento in ingresso. Il trasformatore di accoppiamento d’ingresso è disposto in modo che un segnale sia applicato all’ingresso di un transistor e l’altro segnale sia applicato all’ingresso dell’altro transistor. I vantaggi dell’amplificatore push pull sono la bassa distorsione, l’assenza di saturazione magnetica nel nucleo del trasformatore di accoppiamento e l’annullamento delle ondulazioni dell’alimentazione con conseguente assenza di ronzio, mentre gli svantaggi sono la necessità di due transistor identici e l’esigenza di trasformatori di accoppiamento ingombranti e costosi.

Amplificatore push pull di classe A.

Un amplificatore push pull può essere realizzato in configurazione di classe A, classe B, classe AB o classe C. Lo schema del circuito di un tipico amplificatore push pull di Classe A è mostrato sopra. Q1 e Q2 sono due transistor identici e i loro terminali di emettitore sono collegati insieme. R1 e R2 sono destinati alla polarizzazione dei transistor. I terminali collettori dei due transistor sono collegati alle rispettive estremità del primario del trasformatore di uscita T2. L’alimentazione è collegata tra la presa centrale del primario di T2 e la giunzione di emettitore di Q1 e Q2. Il terminale di base di ogni transistor è collegato alle rispettive estremità del secondario del trasformatore di accoppiamento d’ingresso T1. Il segnale d’ingresso è applicato al primario di T1 e il carico di uscita RL è collegato attraverso il secondario di T2. La corrente di riposo di Q2 e Q1 scorre in direzioni opposte attraverso le corrispondenti metà del primario di T2 e come risultato non ci sarà saturazione magnetica. Dalla figura si possono vedere i segnali divisi in fase applicati alla base di ogni transistor. Quando Q1 è pilotato positivamente usando la prima metà del suo segnale d’ingresso, la corrente di collettore di Q1 aumenta. Allo stesso tempo Q2 è pilotato negativamente usando la prima metà del suo segnale d’ingresso e quindi la corrente di collettore di Q2 diminuisce. Dalla figura si può capire che le correnti di collettore di Q1 e Q2, cioè I1 e I2, fluiscono nella stessa direzione attraverso le corrispondenti metà del primario T2. Come risultato, una versione amplificata del segnale d’ingresso originale è indotta nel secondario del T2. È chiaro che la corrente attraverso il secondario T2 è la differenza tra le due correnti del collettore. Le armoniche saranno molto meno in uscita a causa della cancellazione e questo risulta in una bassa distorsione.

Amplificatore push pull di classe B.

L’amplificatore push pull di classe B è quasi simile all’amplificatore push pull di classe A e l’unica differenza è che non ci sono resistenze di polarizzazione per un amplificatore push pull di classe B. Questo significa che i due transistor sono polarizzati al punto di taglio. la configurazione di classe B può fornire una migliore potenza di uscita e ha una maggiore efficienza (fino al 78,5%). Dato che i transistor sono polarizzati al punto di taglio, non consumano energia durante le condizioni di inattività e questo aumenta l’efficienza. I vantaggi degli amplificatori push pull di classe B sono: capacità di lavorare in condizioni di alimentazione limitata (grazie alla maggiore efficienza), assenza di armoniche in uscita, circuito semplice rispetto alla configurazione di classe A, ecc. Gli svantaggi sono una percentuale più alta di distorsione armonica rispetto alla classe A, la cancellazione delle ondulazioni dell’alimentazione non è così efficiente come nell’amplificatore push pull di classe A e che si traduce nella necessità di un’alimentazione ben regolata.Lo schema circuitale di un classico amplificatore push pull di classe B è mostrato nel diagramma qui sotto.

La disposizione del circuito dell’amplificatore push pull di Classe B è simile all’amplificatore push pull di Classe A, tranne che per l’assenza delle resistenze di polarizzazione. T1 è il condensatore di accoppiamento di ingresso e il segnale di ingresso è applicato al suo primario. Q1 e Q2 sono due transistor identici e i loro terminali di emettitore sono collegati insieme. Il rubinetto centrale del trasformatore di accoppiamento d’ingresso e l’estremità negativa della sorgente di tensione sono collegati al punto di giunzione dei terminali di emettitore. L’estremità positiva della sorgente di tensione è collegata alla presa centrale del trasformatore di accoppiamento di uscita. I terminali di collettore di ogni transistor sono collegati alle rispettive estremità del primario del trasformatore di accoppiamento di uscita T2. Il carico RL è collegato attraverso il secondario di T2.

Il segnale di ingresso viene convertito in due segnali simili ma opposti in fase dal trasformatore di ingresso T1. Uno di questi due segnali è applicato alla base del transistor superiore mentre l’altro è applicato alla base dell’altro transistor. Potete capire questo dallo schema del circuito. Quando il transistor Q1 è pilotato verso il lato positivo usando la metà positiva del suo segnale d’ingresso, il contrario accade nel transistor Q2. Ciò significa che quando la corrente di collettore di Q1 va in direzione crescente, la corrente di collettore di Q2 va in direzione decrescente. Comunque il flusso di corrente attraverso le rispettive metà del primario del T2 sarà nella stessa direzione. Date un’occhiata alla figura per capire meglio. Questo flusso di corrente attraverso il primario del T2 provoca una forma d’onda indotta sul suo secondario. La forma d’onda indotta attraverso il secondario è simile al segnale d’ingresso originale ma amplificato in termini di grandezza.

Distorsione incrociata.

La distorsione incrociata è un tipo di distorsione comunemente visto in configurazioni di amplificatori di classe B. Come abbiamo detto prima, i transistor sono polarizzati al punto di taglio nell’amplificatore di classe B. Sappiamo tutti che un transistor al silicio richiede 0.7V e un diodo al germanio richiede 0.2V di tensione attraverso la sua giunzione di base emettitore prima di entrare in modalità di conduzione e questa tensione di base emettitore è chiamato tagliare in tensione. I diodi al germanio sono fuori portata negli amplificatori e possiamo parlare di un amplificatore push pull di classe B basato su transistor al silicio. Dal momento che i transistor sono polarizzati per essere tagliati, la tensione attraverso la loro giunzione di base emettitore rimane zero durante la condizione di ingresso zero. L’unica fonte per i transistor per ottenere il necessario taglio di tensione è il segnale d’ingresso stesso e il taglio di tensione richiesto sarà saccheggiato dal segnale d’ingresso stesso. Come risultato, porzioni della forma d’onda d’ingresso che sono al di sotto di 0.7V (taglio di tensione) saranno cancellate e così le porzioni corrispondenti saranno assenti anche nella forma d’onda d’uscita. Date un’occhiata alla figura qui sotto per capire meglio.

Amplificatore push pull di classe AB.

La classe AB è un altro tipo di amplificatore push pull che è quasi simile a quello di un amplificatore push pull di classe A e l’unica differenza è che il valore delle resistenze di polarizzazione R1 e R2 sono selezionate in modo che i transistor siano polarizzati proprio alla tensione di taglio (0,7V). Questo riduce il tempo in cui entrambi i transistor sono simultaneamente OFF (il tempo in cui il segnale d’ingresso è tra (-0.7V e +0.7V) e quindi la distorsione cross over si riduce. Delle suddette classi, la classe A ha la minor distorsione, poi la classe AB e poi la classe B. In ogni caso la configurazione della classe AB ha un’efficienza ridotta e spreca una quantità ragionevole di energia durante la condizione di ingresso zero. La classe B ha la più alta efficienza (78,5%), poi la classe B (tra il 78,5 e il 50%) e poi la classe A (50%) .