În acest ghid, să învățăm în detaliu despre amplificatoarele push pull. Am acoperit teoria și aplicațiile din spatele unui amplificator push pull. Am demonstrat, de asemenea, diferite tipuri de amplificatoare push pull, cum ar fi modelele de amplificatoare push pull clasa A, clasa B și clasa AB.

Un amplificator push pull este un amplificator care are un etaj de ieșire care poate conduce un curent în ambele direcții prin sarcină. Etajul de ieșire al unui amplificator push pull tipic este format din două BJT-uri sau MOSFET-uri identice, unul dintre ele furnizând curent prin sarcină, iar celălalt scufundând curentul de la sarcină. Amplificatoarele „push pull” sunt superioare amplificatoarelor cu un singur capăt (care utilizează un singur tranzistor la ieșire pentru conducerea sarcinii) în ceea ce privește distorsiunea și performanța. Un amplificator cu un singur capăt, oricât de bine ar fi proiectat, va introduce cu siguranță o anumită distorsiune din cauza neliniarității caracteristicilor sale de transfer dinamic. Amplificatoarele de tip „push pull” sunt utilizate în mod obișnuit în situațiile în care sunt necesare o distorsiune scăzută, o eficiență ridicată și o putere de ieșire mare. Funcționarea de bază a unui amplificator push pull este următoarea: Semnalul care urmează să fie amplificat este mai întâi împărțit în două semnale identice defazate la 180°. În general, această divizare se face cu ajutorul unui transformator de cuplare la intrare. Transformatorul de cuplaj de intrare este dispus astfel încât un semnal este aplicat la intrarea unui tranzistor, iar celălalt semnal este aplicat la intrarea celuilalt tranzistor. Avantajele amplificatorului de tip „push pull” sunt distorsiunea scăzută, absența saturației magnetice în miezul transformatorului de cuplare și anularea ondulațiilor sursei de alimentare, ceea ce duce la absența bâzâitului, în timp ce dezavantajele sunt necesitatea a două tranzistoare identice și cerința unor transformatoare de cuplare voluminoase și costisitoare.

Amplificator push pull de clasa A.

Un amplificator push pull poate fi realizat în configurații de clasa A, clasa B, clasa AB sau clasa C. Schema de circuit a unui amplificator push pull tipic de clasă A este prezentată mai sus. Q1 și Q2 sunt două tranzistoare identice, iar bornele lor de emitor sunt conectate împreună. R1 și R2 au rolul de a polariza tranzistoarele. Terminalele de colector ale celor două tranzistoare sunt conectate la capetele respective ale primarului transformatorului de ieșire T2. Sursa de alimentare este conectată între robinetul central al primarului T2 și joncțiunea emițătorului lui Q1 și Q2. Borna de bază a fiecărui tranzistor este conectată la capetele respective ale secundarului transformatorului de cuplare de intrare T1. Semnalul de intrare este aplicat la primarul lui T1, iar sarcina de ieșire RL este conectată pe secundarul lui T2. curentul de repaus al lui Q2 și Q1 circulă în direcții opuse prin jumătățile corespunzătoare ale primarului lui T2 și, ca urmare, nu va exista saturație magnetică. Din figură se pot vedea semnalele cu fază divizată aplicate la baza fiecărui tranzistor. Atunci când Q1 este condus pozitiv folosind prima jumătate a semnalului de intrare, curentul de colector al lui Q1 crește. În același timp, Q2 este condus negativ folosind prima jumătate a semnalului său de intrare și astfel curentul de colector al lui Q2 scade. Din figură se poate înțelege că curenții de colector ai lui Q1 și Q2, adică I1 și I2, circulă în aceeași direcție prin jumătățile corespunzătoare ale primarului T2. Ca urmare, o versiune amplificată a semnalului de intrare original este indusă în secundarul T2. Este clar că curentul prin secundarul T2 este diferența dintre cei doi curenți de colector. Armonicele vor fi mult mai puține la ieșire datorită anulării și acest lucru are ca rezultat o distorsiune scăzută.

Amplificator push pull de clasă B.

Amplificatorul push pull de clasă B este aproape similar cu amplificatorul push pull de clasă A și singura diferență este că nu există rezistențe de polarizare pentru un amplificator push pull de clasă B. Acest lucru înseamnă că cele două tranzistoare sunt polarizate la punctul de tăiere. configurația de clasă B poate oferi o putere de ieșire mai bună și are o eficiență mai mare (până la 78,5%). Deoarece tranzistorul este polarizat la punctul de tăiere, acesta nu consumă energie în stare de repaus, ceea ce sporește eficiența. Avantajele amplificatoarelor push pull de clasă B sunt: capacitatea de a funcționa în condiții de alimentare limitată (datorită eficienței mai mari), absența armonicilor uniforme la ieșire, circuite simple în comparație cu configurația de clasă A etc. Dezavantajele sunt un procent mai mare de distorsiune armonică în comparație cu clasa A, anularea ondulațiilor sursei de alimentare nu este la fel de eficientă ca în cazul amplificatorului push pull de clasă A și care are ca rezultat necesitatea unei surse de alimentare bine reglate.Schema de circuit a unui amplificator push pull clasic de clasă B este prezentată în diagrama de mai jos.

Schema de circuit a amplificatorului push pull de clasă B este similară cu cea a amplificatorului push pull de clasă A, cu excepția absenței rezistențelor de polarizare. T1 este condensatorul de cuplaj de intrare, iar semnalul de intrare este aplicat pe primarul său. Q1 și Q2 sunt două tranzistoare identice, iar bornele lor de emitor sunt conectate împreună. Priza centrală a transformatorului de cuplaj de intrare și capătul negativ al sursei de tensiune sunt conectate la punctul de joncțiune al terminalelor emițătorului. Capătul pozitiv al sursei de tensiune este conectat la robinetul central al transformatorului de cuplaj de ieșire. Terminalele de colector ale fiecărui tranzistor sunt conectate la capetele respective ale primarului transformatorului de cuplare de ieșire T2. Sarcina RL este conectată pe secundarul lui T2.

Semnalul de intrare este convertit în două semnale similare, dar de fază opusă, de către transformatorul de intrare T1. Unul dintre aceste două semnale este aplicat la baza tranzistorului superior, în timp ce celălalt este aplicat la baza celuilalt tranzistor. Puteți înțelege acest lucru din schema de circuit. Atunci când tranzistorul Q1 este condus în partea pozitivă folosind jumătatea pozitivă a semnalului său de intrare, se întâmplă invers în tranzistorul Q2. Aceasta înseamnă că atunci când curentul de colector al lui Q1 merge în sens crescător, curentul de colector al lui Q2 merge în sens descrescător. În orice caz, fluxul de curent prin jumătățile respective ale primarului de la T2 va fi în aceeași direcție. Aruncați o privire la figură pentru o mai bună înțelegere. Acest flux de curent prin primarul lui T2 are ca rezultat o formă de undă indusă pe secundarul acestuia. Forma de undă indusă pe secundar este similară cu semnalul de intrare original, dar amplificată în ceea ce privește magnitudinea.

Distorsiunea de suprapunere.

Distorsiunea de suprapunere este un tip de distorsiune care se întâlnește frecvent în configurațiile amplificatoarelor de clasă B. Așa cum am spus mai devreme ,tranzistorii sunt polarizați la punctul de tăiere în amplificatorul de clasă B. Știm cu toții că un tranzistor de siliciu are nevoie de 0,7 V, iar o diodă de germaniu are nevoie de o tensiune de 0,2 V la joncțiunea bază-emitor înainte de a intra în modul de conducție, iar această tensiune bază-emitor se numește tensiune de tăiere. Diodele de germaniu ies din domeniul de aplicare al amplificatoarelor și putem vorbi despre un amplificator push pull de clasă B bazat pe tranzistoare de siliciu. Deoarece tranzistoarele sunt polarizate pentru a fi tăiate, tensiunea pe joncțiunea bază emitor a acestora rămâne zero în timpul condiției de intrare zero. Singura sursă pentru ca tranzistoarele să obțină tensiunea de tăiere necesară este chiar semnalul de intrare, iar tensiunea de tăiere necesară va fi furată chiar din semnalul de intrare. Ca urmare, porțiunile din forma de undă de intrare care sunt sub 0,7V (tensiune de tăiere) vor fi anulate și astfel porțiunile corespunzătoare vor fi absente și în forma de undă de ieșire. Aruncați o privire la figura de mai jos pentru o mai bună înțelegere.

Amplificator push pull de clasă AB.

Clasa AB este un alt tip de amplificator push pull care este aproape similar cu cel al unui amplificator push pull de clasă A și singura diferență este că valoarea rezistențelor de polarizare R1 și R2 sunt selectate astfel încât tranzistoarele să fie polarizate exact la tensiunea de tăiere (0,7V). Acest lucru reduce timpul în care ambele tranzistoare sunt simultan oprite (timpul în care semnalul de intrare este cuprins între (-0,7V și +0,7V) și astfel se reduce distorsiunea de suprapunere. Dintre clasele menționate mai sus, clasa A are cea mai mică distorsiune, apoi clasa AB și apoi clasa B. În orice caz, configurația de clasă AB are o eficiență redusă și irosește o cantitate rezonabilă de energie în condiții de intrare zero. Clasa B are cea mai mare eficiență (78,5%), apoi clasa B (între 78,5 și 50%) și apoi clasa A (50%) .

.