推挽甲类功率放大器
到目前为止,我们已经看到了两种类型的A类功放。应该解决的主要问题是低功率输出和效率。通过使用称为推挽配置的组合晶体管对,可以获得比 A 类放大器更大的功率输出和效率。
在该电路中,我们在输出级使用两个互补晶体管,其中一个晶体管是 NPN 或 N 沟道类型,而另一个晶体管是 PNP 或 P 沟道(互补)类型,连接起来以便像 PUSH 晶体管一样操作它们开启并同时将另一个晶体管拉至关闭。这种推挽式配置可以在 A 类、B 类、C 类或 AB 类放大器中实现。
推挽式甲类功率放大器的构造
推挽配置的甲类功放电路结构如下图所示。这种布置主要减少由单个晶体管放大器的传输特性的非线性引入的谐波失真。
在推挽式布置中,两个相同的晶体管T 1和T 2的发射极端子被短路。输入信号通过变压器Tr1施加到晶体管,变压器Tr1向两个晶体管基极提供相反极性的信号。两个晶体管的集电极均连接至输出变压器Tr2的初级。两个变压器都是中心抽头的。V CC电源通过输出变压器的初级提供给两个晶体管的集电极。
电阻器R 1和R 2提供偏置布置。负载通常是连接在输出变压器次级的扬声器。选择输出变压器的匝数比,使负载与晶体管的输出阻抗良好匹配。因此放大器将最大功率传送到负载。
电路操作
输出从输出变压器Tr2收集。该变压器 T r2的初级实际上没有直流分量通过。晶体管T 1和T 2的集电极连接到变压器Tr2的初级,使得它们的电流大小相等并且以相反的方向流过变压器Tr2的初级。
当施加交流输入信号时,晶体管T 1的基极更正,而晶体管T 2的基极更不正。因此,晶体管T 1的集电极电流i c1增大,而晶体管T 2的集电极电流i c2减小。这些电流在输出变压器初级的两半中以相反方向流动。此外,这些电流产生的通量也将沿相反方向。
因此,负载两端的电压将是感应电压,其大小将与集电极电流的差值成正比,即
$$(i_{c1} - i_{c2})$$
类似地,对于负输入信号,集电极电流i c2将大于i c1。在这种情况下,负载两端产生的电压将再次由于差异
$$(i_{c1} - i_{c2})$$
作为 $i_{c2} > i_{c1}$
负载两端感应电压的极性将相反。
$$i_{c1} - i_{c2} = i_{c1} + (-i_{c2})$$
为了更好地理解,让我们考虑下图。
整个操作会在输出变压器的次级产生感应交流电压,从而将交流功率输送到该负载。
可以理解,在输入信号的任何给定半周期期间,一个晶体管被驱动(或推动)深度导通,而另一个晶体管不导通(拉出)。因此得名推挽放大器。推挽放大器中的谐波失真被最小化,从而消除了所有偶次谐波。
优点
A类推挽放大器的优点如下
获得高交流输出。
输出没有偶次谐波。
纹波电压的影响得到平衡。由于滤波不充分,它们出现在电源中。
缺点
A类推挽放大器的缺点如下
- 晶体管必须相同,以产生相同的放大效果。
- 变压器需要中心抽头。
- 变压器体积大且成本高。