Рабочее правило и схема усилителей с пуш-пулл

Основной принцип работы пуш-пулл усилителей

Усиление сигнала в пуш-пулл усилителе основывается на использовании комплементарных транзисторов, часто типов NPN и PNP. Транзистор NPN отвечает за усиление положительной полуволны входного сигнала, в то время как транзистор PNP обрабатывает отрицательную полуволну. Когда входной сигнал находится в положительной полуволне, транзистор NPN включается, а транзистор PNP выключается; когда входной сигнал находится в отрицательной полуволне, транзистор PNP включается, а транзистор NPN выключается.

1. Разложение входного сигнала

Входной сигнал сначала разлагается на положительную и отрицательную полуволны. Это можно сделать с помощью входного трансформатора, который делит сигнал на две части с равной амплитудой, но противоположной полярностью.

2. Переключение транзисторов

Когда входной сигнал находится в положительной полуволне, напряжение базы транзистора NPN выше напряжения эмиттера, транзистор входит в состояние насыщения и включается; в это время напряжение базы транзистора PNP ниже напряжения эмиттера, поэтому он выключается. Когда входной сигнал переходит в отрицательную полуволну, ситуация меняется: транзистор PNP включается, а транзистор NPN выключается.

3. Процесс усиления сигнала

Во время периода проводимости транзисторов ток коллектора генерирует выходное напряжение через нагрузочный резистор. Два транзистора обрабатывают положительные и отрицательные полуволны сигнала, создавая положительные и отрицательные выходные напряжения. Эти выходные напряжения накладываются на нагрузку, формируя полный выходной сигнал.

4. Синтез выходного сигнала

Через выходной трансформатор выходные сигналы двух транзисторов объединяются в полный синусоидальный выходной сигнал. Выходной трансформатор соединяет выходные сигналы двух транзисторов, обеспечивая их фазовое соответствие.

Схемы усилителей

1. Схема пуш-пулл усилителя класса А (1)

Пуш-пулл усилитель класса А состоит из двух одинаковых транзисторов Q1 и Q2, соединенных своими эмиттерами. Резисторы R1 и R2 используются для смещения транзисторов. Один транзистор смещен в прямом направлении в положительной полуволне сигнала, а другой – в отрицательной полуволне. Коллекторы этих двух транзисторов подключены к первичной обмотке выходного трансформатора T2, а базы подключены к вторичной обмотке входного трансформатора T1. Источник питания подключен между средней точкой первичной обмотки T2 и эмиттерами Q1 и Q2, а нагрузка подключена ко вторичной обмотке T2. Статические токи от Q1 и Q2 текут в противоположных направлениях через половину первичной обмотки T2, устраняя магнитное насыщение в цепи.

2. Схема пуш-пулл усилителя класса А (2)

Пуш-пулл усилитель может быть выполнен в классе А, классе B, классе AB или классе C. Обычная схема пуш-пулл усилителя класса А показана на рисунке. Q1 и Q2 – два одинаковых транзистора, соединенные своими эмиттерами. Резисторы R1 и R2 используются для смещения транзисторов. Коллекторы двух транзисторов соответственно подключены к выводам первичной обмотки выходного трансформатора T2. Источник питания подключен между средней точкой первичной обмотки T2 и эмиттерами Q1 и Q2. База каждого транзистора подключена к соответствующему выводу вторичной обмотки входного трансформатора T1. Входной сигнал подается на первичную обмотку T1, а выходная нагрузка RL подключена ко вторичной обмотке T2. Статические токи Q1 и Q2 текут в противоположных направлениях через соответствующие части первичной обмотки T2, избегая магнитного насыщения и индуцируя усиленный входной сигнал во вторичной обмотке T2. Благодаря устранению магнитного насыщения, вызванного статическими токами, искажений выходного сигнала мало.

Практическое применение пуш-пулл усилителей

Пуш-пулл усилители, благодаря совместной работе двух комплементарных транзисторов, эффективно усиливают сигналы на протяжении всего цикла сигнала и значительно уменьшают искажения в выходном сигнале. Это делает пуш-пулл усилители широко используемыми в различных электронных устройствах. Они не только обеспечивают эффективное усиление сигнала, но и улучшают его качество, устраняя магнитное насыщение, вызванное статическими токами, тем самым предлагая отличную производительность в различных условиях применения. Благодаря глубокому пониманию принципа работы и схемы пуш-пулл усилителей можно ясно увидеть их важную роль и технические преимущества в усилении сигнала. Эти характеристики делают пуш-пулл усилители незаменимой частью современных электронных устройств.