I den här guiden ska vi lära oss i detalj om Push Pull-förstärkare. Vi har täckt teori och tillämpningar bakom en push pull-förstärkare. Vi har också demonstrerat olika typer av push pull-förstärkare, som klass A, klass B och klass AB push pull-förstärkarmodeller.

En push pull-förstärkare är en förstärkare som har ett utgångssteg som kan driva en ström i endera riktningen genom genom lasten. Utgångssteget i en typisk push pull-förstärkare består av två identiska BJT:er eller MOSFET:er, varav den ena ger ström genom belastningen medan den andra ger ström från belastningen. Push pull-förstärkare är överlägsna jämfört med enkeländiga förstärkare (som använder en enda transistor i utgången för att driva belastningen) när det gäller distorsion och prestanda. Hur väl utformad en enkel sluten förstärkare än må vara kommer den säkert att ge upphov till viss distorsion på grund av att dess dynamiska överföringsegenskaper inte är linjära. Push pull-förstärkare används vanligen i situationer där låg distorsion, hög verkningsgrad och hög utgångseffekt krävs. Den grundläggande funktionen hos en push pull-förstärkare är följande: Signalen som skall förstärkas delas först upp i två identiska signaler som är 180° fasförskjutna. I allmänhet görs denna uppdelning med hjälp av en kopplingstransformator. Ingångskopplingstransformatorn är så anordnad att den ena signalen läggs på ingången till den ena transistorn och den andra signalen läggs på ingången till den andra transistorn. Fördelarna med push pull-förstärkare är låg distorsion, avsaknad av magnetisk mättnad i kopplingstransformatorns kärna och upphävande av strömförsörjningens krusningar, vilket resulterar i avsaknad av brumning, medan nackdelarna är behovet av två identiska transistorer och kravet på skrymmande och kostsamma kopplingstransformatorer.

Klass A push pull-förstärkare.

En push pull-förstärkare kan tillverkas i klass A-, klass B-, klass AB- eller klass C-konfiguration. Kretsschemat för en typisk push pull-förstärkare i klass A visas ovan. Q1 och Q2 är två identiska transistorer och deras emitterterminaler är anslutna till varandra. R1 och R2 är avsedda för att förspänna transistorerna. De två transistorernas kollektorterminaler är anslutna till respektive ändar av primären i utgångstransformatorn T2. Strömförsörjningen är ansluten mellan T2:s primärs mittuttag och emitterförbindelsen för Q1 och Q2. Basterminalen för varje transistor är ansluten till respektive ändar av sekundärdelen av ingångskopplingstransformatorn T1. Ingångssignalen läggs på T1:s primärdel och utgångsbelastningen RL är ansluten över T2:s sekundärdel. kvicksilverströmmen från Q2 och Q1 strömmar i motsatt riktning genom motsvarande halvor av T2:s primärdel, vilket leder till att det inte uppstår någon magnetisk mättnad. I figuren kan man se att de fasuppdelade signalerna läggs på basen av varje transistor. När Q1 drivs positivt med hjälp av den första halvan av sin ingångssignal ökar Q1:s kollektorström. Samtidigt drivs Q2 negativt med hjälp av den första halvan av sin ingångssignal, vilket innebär att Q2:s kollektorström minskar. Av figuren framgår att Q1:s och Q2:s kollektorströmmar, dvs. I1 och I2, flyter i samma riktning genom motsvarande halvor av T2-primärledaren. Som ett resultat av detta induceras en förstärkt version av den ursprungliga ingångssignalen i T2:s sekundärledare. Det är uppenbart att strömmen genom T2-sekundärledaren är skillnaden mellan de två kollektorströmmarna. Övertoner kommer att vara mycket mindre i utgången på grund av annulleringen och detta resulterar i låg distorsion.

Klass B push pull-förstärkare.

Klass B push pull-förstärkaren liknar nästan klass A push pull-förstärkaren och den enda skillnaden är att det inte finns några förspänningsmotstånd för en klass B push pull-förstärkare. Detta innebär att de två transistorerna är förspända vid brytpunkten.Klass B-konfigurationen kan ge bättre uteffekt och har högre verkningsgrad (upp till 78,5 %). Eftersom transistorerna är polariserade vid brytpunkten förbrukar de ingen effekt i tomgångstillstånd, vilket ökar effektiviteten. Fördelarna med push pull-förstärkare i klass B är att de kan arbeta med begränsad strömförsörjning (på grund av den högre verkningsgraden), avsaknad av jämna övertoner i utgången, enkla kretsar jämfört med klass A-konfigurationen osv. Nackdelarna är högre procentuell andel harmonisk distorsion jämfört med klass A, upphävandet av strömförsörjningens krusningar är inte lika effektivt som i en push pull-förstärkare av klass A, vilket resulterar i behovet av en väl reglerad strömförsörjning.Kretsschemat för en klassisk push pull-förstärkare av klass B visas i diagrammet nedan.

Kretsupplägget för klass B push pull-förstärkaren liknar klass A push pull-förstärkaren med undantag för avsaknaden av förspänningsmotstånd. T1 är ingångskopplingskondensatorn och ingångssignalen läggs på dess primär. Q1 och Q2 är två identiska transistorer och deras emitterterminaler är sammankopplade. Mittuttaget på ingångskopplingstransformatorn och spänningskällans negativa ände är anslutna till emitterterminalernas korsningspunkt. Spänningskällans positiva ände är ansluten till mittuttaget på utgångskopplingstransformatorn. Kollektorterminaler för varje transistor är anslutna till respektive ändar av primärdelen av utgångskopplingstransformatorn T2. Last RL är ansluten över sekundärdelen av T2.

Ingångssignalen omvandlas till två liknande men fas motsatta signaler av ingångstransformatorn T1. En av dessa två signaler appliceras på basen av den övre transistorn medan den andra signalen appliceras på basen av den andra transistorn. Du kan förstå detta från kretsschemat. När transistor Q1 drivs till den positiva sidan med hjälp av den positiva halvan av sin ingångssignal sker det omvända i transistor Q2. Det innebär att när kollektorströmmen i Q1 går i ökande riktning, går kollektorströmmen i Q2 i minskande riktning. I vilket fall som helst kommer strömflödet genom respektive halva av T2:s primärdel att vara i samma riktning. Titta på figuren för bättre förståelse. Detta strömflöde genom T2:s primärdel resulterar i en vågform som induceras över dess sekundärdel. Den vågform som induceras över sekundären liknar den ursprungliga ingångssignalen men är förstärkt i storlek.

Cross over distorsion.

Cross over distorsion är en typ av distorsion som ofta ses i klass B-förstärkarkonfigurationer. Som vi sa tidigare är transistorerna förspända vid brytpunkten i en klass B-förstärkare. Vi vet alla att en kiseltransistor kräver 0,7 V och en germaniumdiod kräver 0,2 V spänning över sin bas-emitterförbindelse innan den går in i ledningsläge, och denna bas-emitterspänning kallas för inbrytningsspänning. Germaniumdioder är inte aktuella i förstärkare och vi kan tala om en klass B push pull-förstärkare baserad på kiseltransistorer. Eftersom transistorerna är polariserade till avstängning förblir spänningen över deras bas-emitterförbindelse noll under nollinmatningstillståndet. Den enda källa för transistorerna att få den nödvändiga spänningen är själva ingångssignalen, och den nödvändiga spänningen kommer att hämtas från själva ingångssignalen. Som ett resultat av detta kommer delar av ingångsvågsformen som ligger under 0,7 V (spänningsavbrott) att utplånas och motsvarande delar kommer att saknas även i utgångsvågsformen. Ta en titt på figuren nedan för bättre förståelse.

Klass AB push pull-förstärkare.

Klass AB är en annan typ av push pull-förstärkare som nästan liknar en klass A push pull-förstärkare och den enda skillnaden är att värdet på förspänningsmotstånden R1 och R2 väljs så att transistorerna förspänns precis vid inmatningsspänningen (0,7 V). Detta minskar den tid under vilken båda transistorerna samtidigt är avstängda (den tid under vilken ingångssignalen ligger mellan (-0,7V och +0,7V) och på så sätt minskas överkorsningsdistorsionen. Av de ovan nämnda klasserna har klass A minst distorsion, därefter klass AB och därefter klass B. Hur som helst har klass AB-konfigurationen minskad verkningsgrad och slösar bort en rimlig mängd ström vid nollinmatning. Klass B har den högsta verkningsgraden (78,5 %), därefter klass B (mellan 78,5 och 50 %) och därefter klass A (50 %) .