Toen de behoefte aan audiocommunicatie over lange afstanden toenam, ontstond de behoefte om de amplitude van elektrische signalen te vergroten om ze over lange afstanden te verzenden. Afdelingen zoals telefoon en telegrafie, duplextransmissie, enz. Gebruikten verschillende methoden om de signalen ruimschoots te ontvangen, maar de resultaten bleven onbevredigend. Het was rond het jaar 1912 dat de wereld voor het eerst kennis maakte met de Versterkers Dit zijn apparaten die kunnen versterken om het vermogen van een ingangssignaal te vergroten. In vroege versterkers, vacuüm buizen werden gebruikt die later in de jaren zestig door transistors zijn vervangen. Er zijn veel soorten versterkers gebaseerd op de actieve circuits die zijn gebruikt om ze te ontwerpen, op basis van hun werking, enz. Een eindversterker is ontworpen om het beschikbare vermogen voor de belasting te vergroten. Push-pull versterker is een van de eindversterkers.
Wat is een push-pull-versterker?
Push-pull versterker is een soort eindversterker. Het bevat een paar actieve apparaten, zoals een complementair paar transistors Hier levert de ene transistor de stroom naar de belasting van de positieve voeding en de andere zinkt de stroom van de belasting naar de grond.
Deze versterkers zijn efficiënter dan de klasse A-versterkers met één uiteinde. De in deze versterker aanwezige transistors zijn antifasig. Het verschil tussen de uitgangen van deze twee transistors wordt bepaald door de belasting. De in het signaal aanwezige harmonischen van gelijke orde worden geëlimineerd. Deze methode vermindert de vervorming die aanwezig is in het signaal als gevolg van niet-lineariteitscomponenten.
Deze versterkers worden push-pull versterkers genoemd omdat hier een van de transistors de stroom in de ene richting duwt, terwijl de andere de stroom in een andere richting trekt. In de push-pull-versterker werkt de ene transistor tijdens de positieve helft van de signaalcyclus, terwijl de andere werkt tijdens de negatieve helft.
Schakelschema
Het circuit van de Push-pull-versterker bevat twee transistors, een NPN- en een PNP-transistor, als actieve apparaten. Deze transistors zijn antifasig. De ene transistor wordt voorwaarts voorgespannen tijdens de positieve halve cyclus van het signaal, terwijl de andere tijdens de negatieve helft van de cyclus. Om het ingangssignaal te verdelen in twee identieke signalen die 180 graden uit fase zijn, wordt een koppelingstransformator T1 met centrale aftakking gebruikt bij de bron van de versterker.
Deze versterker kan in verschillende configuraties worden gebouwd, zoals Klasse-A, Klasse-B en Klasse-AB push-pull versterkers. De circuits die voor deze klassen zijn ontworpen, zijn verschillend.
Schakelschema voor klasse-A push-pull-versterker
De Klasse-A-versterker bevat twee identieke transistors Q1 en Q2. De emitteraansluitingen van deze twee transistors zijn met elkaar verbonden. Weerstanden R1 en R2 worden gebruikt om de transistors voor te spannen. De ene transistor moet voorwaarts voorgespannen zijn tijdens de positieve halve cyclus van het signaal, terwijl de andere tijdens de negatieve halve cyclus.
class-a-push-pull-versterker
De collectorklemmen van deze twee transistors zijn verbonden met de twee uiteinden van de primaire wikkeling van de uitgangstransformator T2. De basiseinden van deze twee transistors zijn verbonden met de secundaire wikkeling van de ingangstransformator T1. De voeding is aangesloten tussen de centrale aftakking van de primaire van T2 en de emitterovergang van de Q1, Q2.
De belasting is bevestigd aan de secundaire zijde van de transformator T2. De ruststroom van Q1 en Q2 stroomt in tegengestelde richting door de helften van de primaire van T2. Dit heft de magnetische verzadiging in het circuit op.
Schakelschema voor klasse B push-pull-versterker
Er zijn geen voorspanningsweerstanden R1 en R2 in de klasse B-versterker. Hier zijn de twee transistors voorgespannen op de afsnijpunten. De transistors verbruiken geen stroom onder de ideale omstandigheden. Het rendement van de klasse B Push-pull versterker is dus hoger dan die van de Klasse A Push-pull versterker.
Schakelschema van klasse AB push-pull-versterker
Dit circuit is vergelijkbaar met de klasse A push-pull-versterker. Maar in tegenstelling tot Klasse A in Klasse AB worden de weerstandswaarden zo gekozen dat de transistors Q1 en Q2 net boven de ingeschakelde spanningen zijn voorgespannen. Deze opstelling vermindert de tijd waarin de transistors gelijktijdig UIT zullen zijn. De cross-over-vervorming wordt dus verminderd in de klasse AB-versterker.
Push-pull versterker werkt
De eindtrap van deze versterker kan de stroom in beide richtingen door de belasting sturen. Het bevat twee anti-phased transistors Q1 en Q2. De ingangskoppelingstransformator T1 verdeelt het ingangssignaal in twee identieke helften, elke 180 graden uit fase. Een transistor wordt voorwaarts voorgespannen tijdens de positieve halve cyclus en geeft de stroom door. De andere transistor blijft tijdens de positieve halve cyclus in tegengestelde richting voorgespannen. Deze toestand wordt omgekeerd wanneer de negatieve halve cyclus wordt toegepast op de transistors.
De collectorstromen I1 en I2 van Q1 en Q2 stromen in dezelfde richting door de corresponderende helften van de primaire van de transformator T2. Dit veroorzaakt een versterkte uitvoer van het ingangssignaal in de secundaire van de T2-transformator. De stroom door secundair van T2 is dus het verschil tussen de collectorstromen van de transistors.
Voordelen
De output van de Push-pull versterker is het verschil tussen de collectorstromen van de twee transistors. Dit elimineert de harmonischen in de output. Deze methode vermindert ook vervorming. Klasse B-versterker heeft een hoog rendement en kan werken in omstandigheden met beperkte stroomvoorziening. De klasse-B-versterker heeft een eenvoudig circuit en de output bevat zelfs geen harmonischen. Cross-over-vervorming wordt verminderd in de klasse AB-versterkers.
Toepassingen
Enkele van de toepassingen van de push-pull versterkers zijn als volgt-
- Deze versterkers worden gebruikt in RF-systemen.
- In digitale systemen worden deze versterkers gebruikt vanwege hun lage kosten en kleinere ontwerp.
- Deze worden gebruikt voor audioversterking op tv, mobiele telefoons, computers.
- In communicatiesystemen over lange afstand waar een lage vervorming vereist is, worden deze versterkers gebruikt.
- Deze worden gebruikt met luidsprekers.
- Voor versterking van radiofrequentiesignalen.
- In vermogenselektronische systemen worden push-pull-versterkers gebruikt.
Veelgestelde vragen
1). Waarom wordt het een push-pull-versterker genoemd?
Deze versterker heeft twee transistors in het circuit. Een van de transistors duwt de stroom naar de uitgang tijdens de positieve halve cyclus van het ingangssignaal. De andere transistor trekt de stroom naar de uitgang tijdens de negatieve halve cyclus van het ingangssignaal. De versterker wordt dus een push-pull-versterker genoemd.
2). Wat is een gratis push-pull-versterker?
Door het gebruik van een transformator is het ontwerp van de push-pull versterker omvangrijk. Om dit nadeel op te heffen, worden twee transistors, een NPN en een PNP, die complementair aan elkaar zijn, gebruikt bij de ingangstrap van de Push-pull versterker. Dit ontwerp staat bekend als de gratis push-pull-versterker.
3). Wat is push-pull?
De push-pull-eindtrap is ontworpen met behulp van twee complementaire transistors die afwisselend stroombelasting leveren en stroom van de belasting absorberen.
4). Waarom wordt een push-pull-versterker gebruikt?
Een push-pull versterker heeft meestal de voorkeur om de signalen zonder vervorming te versterken.
5). Welke versterker heeft het hoogste rendement?
De klasse B push-pull versterker heeft het hoogste rendement van 78,9%.
Naast transistors worden ook vacuümbuizen gebruikt als de actieve elementen in deze versterkers. Vandaag de dag transformatoren worden zeer zelden gebruikt in de eindtrap van de versterkers. In de symmetrische push-pull weerspiegelt elk uitgangspaar het andere. Hier wordt de NPN van de ene helft gespiegeld met de PNP van de andere. Evenzo zijn er quasi-symmetrische, supersymmetrische, kwadratische push-pull, afhankelijk van hun uitgangscircuits. Hier is een vraag voor jou, wat is de belangrijkste functie van een versterker?
