Když vzrostla potřeba dálkové zvukové komunikace, vyvolalo to potřebu zvýšit amplitudu elektrických signálů k jejich přenosu na velké vzdálenosti. Oddělení, jako je telefon a telegrafie, duplexní přenos atd., Přijaly různé metody pro zesílení signálů, ale výsledky zůstaly neuspokojivé. Bylo to kolem roku 1912, kdy byl svět poprvé představen Zesilovače . Jedná se o zařízení, která mohou zesilovat a zvyšovat tak výkon vstupního signálu. V časných zesilovačích vakuové trubky byly použity, které byly později nahrazeny tranzistory v 60. letech. Existuje mnoho typů zesilovačů založených na aktivních obvodech použitých k jejich návrhu, na základě jejich provozu atd.… Výkonový zesilovač je navržen tak, aby zvyšoval výkon dostupný zátěži. Push-pull zesilovač je jedním z výkonových zesilovačů.
Co je to push-pull zesilovač?
Push-pull zesilovač je typ výkonového zesilovače. Obsahuje dvojici aktivních zařízení, například doplňkovou dvojici tranzistory . Zde jeden tranzistorový zdroj představuje energii pro zátěž z kladného napájecího zdroje a druhý prochází proudem ze zátěže k zemi.
Tyto zesilovače jsou účinnější než zesilovače třídy A s jedním zakončením. Tranzistory přítomné v tomto zesilovači jsou fázované. Rozdíl mezi výstupy těchto dvou tranzistorů je dán zátěží. Rovnoměrné harmonické přítomné v signálu budou odstraněny. Tato metoda snižuje zkreslení přítomné v signálu v důsledku nelinearitních složek.
Tyto zesilovače se nazývají push-pull zesilovače, protože zde jeden z tranzistorů tlačí proud v jednom směru, zatímco druhý táhne proud v jiném směru. V push-pull zesilovači jeden tranzistor pracuje během kladné poloviny signálního cyklu, zatímco druhý pracuje během záporné poloviny.
Kruhový diagram
Obvod push-pull zesilovače obsahuje jako aktivní zařízení dva tranzistory, tranzistor NPN a PNP. Tyto tranzistory jsou fázované. Jeden tranzistor dostane předpětí během kladné poloviny cyklu signálu, zatímco druhý během záporné poloviny cyklu. K rozdělení vstupního signálu na dva identické signály o 180 stupňů mimo fázi se u zdroje zesilovače použije spojovací transformátor T1 se středovým odbočením.
Tento zesilovač může být konstruován v různých konfiguracích, jako jsou zesilovače Push-Pull Class-A, Class-B a Class-AB. Obvody určené pro tyto třídy se liší.
Schéma zapojení pro push-pull zesilovač třídy A.
Zesilovač třídy A obsahuje dva identické tranzistory Q1 a Q2. Svorky emitoru těchto dvou tranzistorů jsou vzájemně propojeny. Rezistory R1 a R2 se používají k předpětí tranzistorů. Jeden tranzistor musí být předpjatý během kladného půl cyklu signálu, zatímco druhý během záporného půl cyklu.
zesilovač třídy-a-push-pull
Sběratelské svorky těchto dvou tranzistorů jsou připojeny ke dvěma koncům primárního vinutí výstupního transformátoru T2. Konce základny těchto dvou tranzistorů jsou připojeny k sekundárnímu vinutí vstupního transformátoru T1. Napájení je připojeno mezi středovým odbočkem primárního obvodu T2 a emitorovým spojem Q1, Q2.
Zátěž je připojena k sekundární části transformátoru T2. Klidový proud z Q1 a Q2 protéká v opačných směrech polovinami primární části T2. Tím se zruší magnetická saturace v obvodu.
Schéma zapojení pro push-pull zesilovač třídy B.
V zesilovači třídy B nejsou žádné předpínací odpory R1 a R2. Zde jsou dva tranzistory předpjaté v hraničních bodech. Tranzistory během ideálních podmínek nespotřebovávají žádnou energii. Účinnost Push-Pull zesilovače třídy B je tedy vyšší než Push-Pull zesilovače třídy A.
Schéma zapojení zesilovače push-pull třídy AB
Tento obvod je podobný zesilovači Push-Pull třídy A. Ale na rozdíl od třídy A ve třídě AB jsou hodnoty předpěťových rezistorů zvoleny tak, že tranzistory Q1 a Q2 jsou předpjaté těsně nad poklesem napětí. Toto uspořádání zkracuje dobu, po kterou budou tranzistory současně VYPNUTY. Křížové zkreslení je tedy sníženo v zesilovači třídy AB.
Push-pull zesilovač pracuje
Koncový stupeň tohoto zesilovače může přenášet proud v obou směrech zátěží. Obsahuje dva antifázové tranzistory Q1 a Q2. Vstupní vazební transformátor T1 rozděluje vstupní signál na dvě stejné poloviny, každých 180 stupňů mimo fázi. Jeden tranzistor se během pozitivního půl cyklu předkloní a prochází proudem. Druhý tranzistor zůstává během kladného polovičního cyklu zpětně předpjatý. Tato podmínka se změní, když se na tranzistory použije záporný poloviční cyklus.
Kolektorové proudy I1 a I2 z Q1 a Q2 protékají stejným směrem přes odpovídající poloviny primární části transformátoru T2. To indukuje zesílený výstup vstupního signálu v sekundárním transformátoru T2. Proud procházející sekundárně T2 je tedy rozdíl mezi kolektorovými proudy tranzistorů.
Výhody
Výstupem push-pull zesilovače je rozdíl mezi kolektorovými proudy obou tranzistorů. To eliminuje harmonické na výstupu. Tato metoda také snižuje zkreslení. Zesilovač třídy B má vysokou účinnost a může pracovat za podmínek omezeného napájení. Zesilovač třídy B má jednoduché obvody a jeho výstup neobsahuje ani harmonické složky. Křížové zkreslení je u zesilovačů třídy AB sníženo.
Aplikace
Některé aplikace push-pull zesilovačů jsou následující -
- Tyto zesilovače se používají v RF systémech.
- V digitálních systémech se tyto zesilovače používají kvůli jejich nízké ceně a menší konstrukci.
- Používají se pro zesílení zvuku v televizi, mobilních telefonech, počítačích.
- V komunikačních systémech na velké vzdálenosti, kde je vyžadováno malé zkreslení, se tyto zesilovače používají.
- Používají se u reproduktorů.
- Pro zesílení vysokofrekvenčních signálů.
- V výkonových elektronických systémech se používají push-pull zesilovače.
Časté dotazy
1). Proč se tomu říká push-pull zesilovač?
Tento zesilovač má v obvodu dva tranzistory. Jeden z tranzistorů tlačí proud směrem k výstupu během kladného polovičního cyklu vstupního signálu Druhý tranzistor táhne proud směrem k výstupu během záporného polovičního cyklu vstupního signálu. Zesilovač se tedy nazývá push-pull zesilovač.
2). Co je bezplatný push-pull zesilovač?
Díky použití transformátoru je konstrukce push-pull zesilovače objemná. K odstranění této nevýhody se ve vstupním stupni zesilovače Push-Pull používají dva tranzistory, NPN a PNP, které se navzájem doplňují. Tento design je znám jako komplementární push-pull zesilovač.
3). Co je Push-Pull?
Výstupní stupeň push-pull je navržen pomocí dvou doplňkových tranzistorů, které alternativně dodávají proudovou zátěž a absorbují proud ze zátěže.
4). Proč se používá push-pull zesilovač?
Pro zesílení signálů bez zkreslení se obvykle dává přednost push-pull zesilovači.
5). Který zesilovač má nejvyšší účinnost?
Zesilovač třídy B push-pull má nejvyšší účinnost 78,9%.
Kromě tranzistorů se jako aktivní prvky v těchto zesilovačích používají také elektronky. Dnes transformátory jsou velmi zřídka používány na koncovém stupni zesilovačů. V symetrickém push-pull, každý výstupní pár zrcadlí druhý. Zde se NPN jedné poloviny zrcadlí s PNP druhé. Podobně existují kvazi-symetrické, supersymetrické, čtvercové zákony Push-pull v závislosti na jejich výstupních obvodech. Zde je otázka, jaká je hlavní funkce zesilovače?
