Quando la necessità di comunicazioni audio a lunga distanza è aumentata, ha creato la necessità di aumentare l'ampiezza dei segnali elettrici per trasmetterli su lunghe distanze. Dipartimenti come telefono e telegrafia, trasmissione duplex, ecc. Hanno adottato vari metodi per amplificare ampiamente i segnali, ma i risultati sono rimasti insoddisfacenti. Fu intorno all'anno 1912 che il mondo fu introdotto per la prima volta a Amplificatori . Questi sono dispositivi che possono amplificare per aumentare la potenza di un segnale in ingresso. Nei primi amplificatori, tubi a vuoto sono stati utilizzati che sono stati successivamente sostituiti dai transistor negli anni '60. Esistono molti tipi di amplificatori in base ai circuiti attivi utilizzati per progettarli, in base al loro funzionamento, ecc… Un amplificatore di potenza è progettato per aumentare la potenza disponibile al carico. L'amplificatore push-pull è uno degli amplificatori di potenza.
Cos'è un amplificatore push-pull?
L'amplificatore push-pull è un tipo di amplificatore di potenza. Contiene una coppia di dispositivi attivi come una coppia complementare di transistor . Qui un transistor fornisce l'alimentazione al carico dall'alimentatore positivo e l'altro dissipa la corrente dal carico a terra.
Questi amplificatori sono più efficienti degli amplificatori in classe A single-ended. I transistor presenti in questo amplificatore sono antifase. La differenza tra le uscite di questi due transistor è data al carico. Le armoniche di ordine pari presenti nel segnale vengono eliminate. Questo metodo riduce la distorsione presente nel segnale dovuta a componenti di non linearità.
Questi amplificatori sono chiamati amplificatori push-pull perché qui uno dei transistor spinge la corrente in una direzione mentre l'altro spinge la corrente in un'altra direzione. Nell'amplificatore push-pull, un transistor funziona durante la metà positiva del ciclo del segnale mentre l'altro funziona durante la metà negativa.
Schema elettrico
Il circuito dell'amplificatore Push-pull contiene due transistor, un transistor NPN e un transistor PNP, come dispositivi attivi. Questi transistor sono antifase. Un transistor viene polarizzato in avanti durante il semiciclo positivo del segnale mentre l'altro durante la metà negativa del ciclo. Per dividere il segnale di ingresso in due segnali identici sfasati di 180 gradi, un trasformatore di accoppiamento a presa centrale T1 viene utilizzato alla sorgente dell'amplificatore.
Questo amplificatore può essere costruito in diverse configurazioni come amplificatori Push-pull di Classe A, Classe B e Classe AB. I circuiti progettati per queste classi sono diversi.
Schema del circuito per amplificatore push-pull di classe A.
L'amplificatore di classe A contiene due transistor identici Q1 e Q2. I terminali di emettitore di questi due transistor sono collegati insieme. I resistori R1 e R2 vengono utilizzati per polarizzare i transistor. Un transistor deve essere polarizzato in avanti durante il semiciclo positivo del segnale mentre l'altro durante il semiciclo negativo.
amplificatore in classe a-push-pull
I terminali di collettore di questi due transistor sono collegati alle due estremità dell'avvolgimento primario del trasformatore di uscita T2. Le estremità di base di questi due transistor sono collegate all'avvolgimento secondario del trasformatore di ingresso T1. L'alimentazione è collegata tra la presa centrale del primario di T2 e la giunzione dell'emettitore di Q1, Q2.
Il carico è attaccato al secondario del trasformatore T2. La corrente di riposo da Q1 e Q2 scorre nella direzione opposta attraverso le metà del primario di T2. Questo annulla la saturazione magnetica nel circuito.
Schema del circuito per amplificatore push-pull di classe B.
Non ci sono resistori di polarizzazione R1 e R2 nell'amplificatore di classe B. Qui i due transistor sono polarizzati nei punti di interruzione. I transistor non consumano corrente nelle condizioni ideali. Pertanto, l'efficienza dell'amplificatore push-pull di classe B è superiore a quella dell'amplificatore push-pull di classe A.
Schema circuitale dell'amplificatore push-pull di classe AB
Questo circuito è simile all'amplificatore push-pull di classe A. Ma a differenza della Classe A nella Classe AB, i valori del resistore di polarizzazione sono selezionati in modo tale che i transistor Q1 e Q2 siano polarizzati appena sopra il taglio delle tensioni. Questa disposizione riduce il tempo durante il quale i transistor saranno contemporaneamente OFF. Pertanto, la distorsione del cross over viene ridotta nell'amplificatore di classe AB.
Amplificatore push-pull funzionante
Lo stadio di uscita di questo amplificatore può guidare la corrente in entrambe le direzioni attraverso il carico. Contiene due transistor antifase Q1 e Q2. Il trasformatore di accoppiamento in ingresso T1 divide il segnale in ingresso in due metà identiche, sfasate ogni 180 gradi. Un transistor viene polarizzato in avanti durante il semiciclo positivo e fa passare la corrente. L'altro transistor rimane polarizzato inversamente durante il semiciclo positivo. Questa condizione viene invertita quando il semiciclo negativo viene applicato ai transistor.
Le correnti di collettore I1 e I2 da Q1 e Q2 fluiscono nella stessa direzione attraverso le corrispondenti metà del primario del trasformatore T2. Ciò induce un'uscita amplificata del segnale di ingresso nel secondario del trasformatore T2. Pertanto, la corrente attraverso il secondario di T2 è la differenza tra le correnti di collettore dei transistor.
Vantaggi
L'uscita dell'amplificatore Push-pull è la differenza tra le correnti di collettore dei due transistor. Questo elimina le armoniche in uscita. Questo metodo riduce anche la distorsione. L'amplificatore di classe B ha un'elevata efficienza e può funzionare in condizioni di alimentazione limitata. L'amplificatore di classe B ha circuiti semplici e la sua uscita non contiene nemmeno armoniche. La distorsione del cross over è ridotta negli amplificatori di classe AB.
Applicazioni
Alcune delle applicazioni degli amplificatori push-pull sono le seguenti:
- Questi amplificatori vengono utilizzati nei sistemi RF.
- Nei sistemi digitali, questi amplificatori vengono utilizzati a causa del loro basso costo e del design più piccolo.
- Questi sono usati per l'amplificazione audio su TV, telefoni cellulari, computer.
- Nei sistemi di comunicazione a lunga distanza in cui è richiesta una bassa distorsione, vengono utilizzati questi amplificatori.
- Questi sono usati con gli altoparlanti.
- Per l'amplificazione dei segnali in radiofrequenza.
- Nei sistemi elettronici di potenza vengono utilizzati amplificatori push-pull.
Domande frequenti
1). Perché si chiama amplificatore push-pull?
Questo amplificatore ha due transistor nel circuito. Uno dei transistor spinge la corrente verso l'uscita durante il semiciclo positivo del segnale di ingresso L'altro transistor spinge la corrente verso l'uscita durante il semiciclo negativo del segnale di ingresso Pertanto, l'amplificatore è chiamato amplificatore push-pull.
2). Cos'è un amplificatore push-pull gratuito?
L'utilizzo di un trasformatore rende ingombrante il design dell'amplificatore push-pull. Per eliminare questo svantaggio, due transistor, un NPN e un PNP, che sono complementari tra loro, vengono utilizzati nello stadio di ingresso dell'amplificatore Push-pull. Questo design è noto come amplificatore push-pull gratuito.
3). Cos'è il push-pull?
Lo stadio di uscita push-pull è progettato utilizzando due transistor complementari che alternativamente alimentano il carico di corrente e assorbono la corrente dal carico.
4). Perché viene utilizzato l'amplificatore push-pull?
Un amplificatore push-pull è solitamente preferito per amplificare i segnali senza distorsioni.
5). Quale amplificatore ha la maggiore efficienza?
L'amplificatore push-pull di classe B ha la massima efficienza del 78,9%.
Oltre ai transistor, i tubi a vuoto vengono utilizzati anche come elementi attivi in questi amplificatori. Al giorno d'oggi trasformatori sono usati molto raramente allo stadio di uscita degli amplificatori. Nel push-pull simmetrico, ciascuna coppia di uscite rispecchia l'altra. Qui l'NPN di una metà si rispecchia con il PNP dell'altra. Allo stesso modo, ci sono Push-pull quasi simmetrici, super simmetrici e quadrati a seconda dei loro circuiti di uscita. Ecco una domanda per te, qual è la funzione principale di un amplificatore?
