Was ist ein Gegentaktverstärker? Schaltplan und sein Funktionsprinzip

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Als der Bedarf an Audio-Fernkommunikation zunahm, musste die Amplitude der elektrischen Signale erhöht werden, um sie über große Entfernungen zu übertragen. Abteilungen wie Telefon und Telegraphie, Duplexübertragung usw. verwendeten verschiedene Methoden, um die Signale zu verstärken. Die Ergebnisse blieben jedoch unbefriedigend. Es war um das Jahr 1912, als die Welt erstmals in die Welt eingeführt wurde Verstärker . Dies sind Geräte, die verstärkt werden können, um die Leistung eines Eingangssignals zu erhöhen. In frühen Verstärkern Vakuumröhren wurden verwendet, die später in den 1960er Jahren durch Transistoren ersetzt wurden. Es gibt viele Arten von Verstärkern, die auf den aktiven Schaltkreisen basieren, mit denen sie entworfen wurden, auf ihrem Betrieb usw. Ein Leistungsverstärker dient dazu, die der Last zur Verfügung stehende Leistung zu erhöhen. Der Push-Pull-Verstärker ist einer der Leistungsverstärker.

Was ist ein Push-Pull-Verstärker?

Push-Pull-Verstärker ist eine Art Leistungsverstärker. Es enthält ein Paar aktiver Geräte, z. B. ein komplementäres Paar von Transistoren . Hier versorgt ein Transistor die Last von der positiven Stromversorgung und die andere Senke den Strom von der Last zur Erde.




Diese Verstärker sind effizienter als die Single-Ended-Class-A-Verstärker. Die in diesem Verstärker vorhandenen Transistoren sind gegenphasig. Die Differenz zwischen den Ausgängen dieser beiden Transistoren ergibt sich aus der Last. Die im Signal vorhandenen Harmonischen gerader Ordnung werden eliminiert. Dieses Verfahren reduziert die im Signal vorhandene Verzerrung aufgrund von Nichtlinearitätskomponenten.

Diese Verstärker werden Push-Pull-Verstärker genannt, da hier einer der Transistoren den Strom in eine Richtung drückt, während der andere den Strom in eine andere Richtung zieht. In dem Gegentaktverstärker arbeitet ein Transistor während der positiven Hälfte des Signalzyklus, während der andere während der negativen Hälfte arbeitet.



Schaltplan

Die Schaltung des Gegentaktverstärkers enthält zwei Transistoren, einen NPN- und einen PNP-Transistor, als aktive Vorrichtungen. Diese Transistoren sind gegenphasig. Ein Transistor wird während der positiven Halbwelle des Signals in Vorwärtsrichtung vorgespannt, während der andere während der negativen Hälfte des Zyklus vorgespannt wird. Um das Eingangssignal um 180 Grad phasenverschoben in zwei identische Signale zu teilen, wird an der Quelle des Verstärkers ein Kopplungstransformator T1 mit Mittenabgriff verwendet.

Dieser Verstärker kann in verschiedenen Konfigurationen wie Push-Pull-Verstärkern der Klassen A, B und AB aufgebaut werden. Die für diese Klassen ausgelegten Schaltungen sind unterschiedlich.


Schaltplan für Push-Pull-Verstärker der Klasse A.

Der Klasse-A-Verstärker enthält zwei identische Transistoren Q1 und Q2. Die Emitteranschlüsse dieser beiden Transistoren sind miteinander verbunden. Die Widerstände R1 und R2 werden zum Vorspannen der Transistoren verwendet. Ein Transistor muss während der positiven Halbwelle des Signals in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein, während der andere während der negativen Halbwelle.

Class-A-Push-Pull-Verstärker

Klasse-a-Push-Pull-Verstärker

Die Kollektoranschlüsse dieser beiden Transistoren sind mit den beiden Enden der Primärwicklung des Ausgangstransformators T2 verbunden. Die Basisenden dieser beiden Transistoren sind mit der Sekundärwicklung des Eingangstransformators T1 verbunden. Die Stromversorgung ist zwischen dem Mittelabgriff der Primärwicklung von T2 und dem Emitterübergang von Q1, Q2 angeschlossen.

Die Last ist an der Sekundärseite des Transformators T2 angebracht. Der Ruhestrom von Q1 und Q2 fließt in entgegengesetzter Richtung durch die Hälften der Primärwicklung von T2. Dies hebt die magnetische Sättigung im Stromkreis auf.

Schaltplan für Gegentaktverstärker der Klasse B.

In dem Klasse-B-Verstärker gibt es keine Vorspannungswiderstände R1 und R2. Hier sind die beiden Transistoren an den Abschaltpunkten vorgespannt. Die Transistoren verbrauchen unter idealen Bedingungen keinen Strom. Somit ist der Wirkungsgrad des Push-Pull-Verstärkers der Klasse B höher als der des Push-Pull-Verstärkers der Klasse A.

Schaltplan des Gegentaktverstärkers der Klasse AB

Diese Schaltung ähnelt dem Push-Pull-Verstärker der Klasse A. Im Gegensatz zu Klasse A in Klasse AB werden Vorspannungswiderstandswerte so gewählt, dass die Transistoren Q1 und Q2 knapp über dem Spannungsabbau vorgespannt sind. Diese Anordnung verringert die Zeit, während der die Transistoren gleichzeitig ausgeschaltet sind. Somit wird die Überkreuzungsverzerrung im Verstärker der Klasse AB verringert.

Push-Pull-Verstärker funktioniert

Die Ausgangsstufe dieses Verstärkers kann den Strom in beide Richtungen durch die Last treiben. Es enthält zwei gegenphasige Transistoren Q1 und Q2. Der Eingangskopplungstransformator T1 teilt das Eingangssignal alle 180 Grad phasenverschoben in zwei identische Hälften. Ein Transistor wird während der positiven Halbwelle vorwärts vorgespannt und leitet den Strom weiter. Der andere Transistor bleibt während der positiven Halbwelle in Sperrrichtung vorgespannt. Dieser Zustand wird umgekehrt, wenn die negative Halbwelle an die Transistoren angelegt wird.

Die Kollektorströme I1 und I2 von Q1 und Q2 fließen in der gleichen Richtung durch die entsprechenden Hälften der Primärwicklung des Transformators T2. Dies induziert einen verstärkten Ausgang des Eingangssignals in der Sekundärseite des T2-Transformators. Somit ist der Strom durch die Sekundärseite von T2 die Differenz zwischen den Kollektorströmen der Transistoren.

Vorteile

Der Ausgang des Gegentaktverstärkers ist die Differenz zwischen den Kollektorströmen der beiden Transistoren. Dies eliminiert die Harmonischen im Ausgang. Diese Methode reduziert auch die Verzerrung. Verstärker der Klasse B haben einen hohen Wirkungsgrad und können unter begrenzten Stromversorgungsbedingungen arbeiten. Der Klasse-B-Verstärker verfügt über eine einfache Schaltung und sein Ausgang enthält nicht einmal Harmonische. Überkreuzverzerrungen werden bei Verstärkern der Klasse AB reduziert.

Anwendungen

Einige der Anwendungen der Push-Pull-Verstärker sind wie folgt:

  • Diese Verstärker werden in HF-Systemen verwendet.
  • In digitalen Systemen werden diese Verstärker aufgrund ihrer geringen Kosten und ihres geringeren Designs verwendet.
  • Diese werden zur Audioverstärkung auf Fernsehgeräten, Mobiltelefonen und Computern verwendet.
  • In Fernkommunikationssystemen, in denen eine geringe Verzerrung erforderlich ist, werden diese Verstärker verwendet.
  • Diese werden mit Lautsprechern verwendet.
  • Zur Verstärkung von Hochfrequenzsignalen.
  • In leistungselektronischen Systemen werden Gegentaktverstärker verwendet.

FAQs

1). Warum heißt es Push-Pull-Verstärker?

Dieser Verstärker hat zwei Transistoren in der Schaltung. Einer der Transistoren drückt den Strom während der positiven Halbwelle des Eingangssignals in Richtung Ausgang. Der andere Transistor zieht den Strom während der negativen Halbwelle des Eingangssignals in Richtung Ausgang. Daher wird der Verstärker als Push-Pull-Verstärker bezeichnet.

2). Was ist ein kostenloser Push-Pull-Verstärker?

Die Verwendung eines Transformators macht das Design des Gegentaktverstärkers sperrig. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden zwei zueinander komplementäre Transistoren, ein NPN und ein PNP, in der Eingangsstufe des Push-Pull-Verstärkers verwendet. Dieses Design ist als kostenloser Push-Pull-Verstärker bekannt.

3). Was ist Push-Pull?

Die Gegentakt-Ausgangsstufe besteht aus zwei komplementären Transistoren, die alternativ die Strombelastung liefern und Strom von der Last absorbieren.

4). Warum wird ein Push-Pull-Verstärker verwendet?

Ein Gegentaktverstärker wird normalerweise bevorzugt, um die Signale ohne Verzerrung zu verstärken.

5). Welcher Verstärker hat den höchsten Wirkungsgrad?

Der Push-Pull-Verstärker der Klasse B hat mit 78,9% den höchsten Wirkungsgrad.

Neben Transistoren werden in diesen Verstärkern auch Vakuumröhren als aktive Elemente verwendet. Heutzutage Transformer werden sehr selten in der Ausgangsstufe der Verstärker verwendet. Beim symmetrischen Push-Pull spiegelt jedes Ausgangspaar das andere. Hier wird der NPN der einen Hälfte mit dem PNP der anderen gespiegelt. In ähnlicher Weise gibt es quasi-symmetrische, supersymmetrische, quadratische Push-Pull-Gesetze, die von ihren Ausgangsschaltungen abhängen. Hier ist eine Frage für Sie, was ist die Hauptfunktion eines Verstärkers?