プッシュプルアンプとは:回路図とその動作原理

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長距離音声通信の必要性が高まると、電気信号の振幅を大きくして長距離を伝送する必要が生じました。電話や電信、二重伝送などの部門は、信号を増幅するためにさまざまな方法を採用しましたが、結果は依然として満足のいくものではありませんでした。世界が最初に紹介されたのは1912年頃でした。 アンプ 。これらは、入力信号のパワーを上げるために増幅できるデバイスです。初期のアンプでは、 真空管 後に1960年代にトランジスタに置き換えられました。アンプには、設計に使用したアクティブ回路や動作などに基づいて多くの種類があります。パワーアンプは、負荷に利用できる電力を増やすように設計されています。プッシュプルアンプはパワーアンプのひとつです。

プッシュプルアンプとは何ですか?

プッシュプルアンプはパワーアンプの一種です。これには、の相補的なペアなどのアクティブなデバイスのペアが含まれています トランジスタ 。ここで、一方のトランジスタは正の電源から負荷への電力を供給し、もう一方のシンクは負荷からグランドへの電流を供給します。




これらのアンプは、シングルエンドのクラスAアンプよりも効率的です。このアンプに存在するトランジスタは逆位相です。これら2つのトランジスタの出力の差は負荷に与えられます。信号に存在する偶数次の高調波が除去されます。この方法は、非線形成分による信号に存在する歪みを低減します。

これらの増幅器はプッシュプル増幅器と呼ばれます。これは、トランジスタの1つが電流を一方向にプッシュし、もう1つが電流を別の方向にプルするためです。プッシュプルアンプでは、一方のトランジスタが信号サイクルの正の半分で動作し、もう一方のトランジスタが負の半分で動作します。



回路図

プッシュプルアンプの回路には、アクティブデバイスとしてNPNトランジスタとPNPトランジスタの2つのトランジスタが含まれています。これらのトランジスタは逆位相です。一方のトランジスタは信号の正の半サイクル中に順方向にバイアスされ、もう一方のトランジスタはサイクルの負の半サイクル中に順方向にバイアスされます。入力信号を180度位相がずれた2つの同一信号に分割するために、センタータップ付きカップリングトランスT1が増幅器のソースで使用されます。

このアンプは、Class-A、Class-B、Class-ABプッシュプルアンプなどのさまざまな構成で構成できます。これらのクラス用に設計された回路は異なります。


クラスAプッシュプルアンプの回路図

クラスAアンプには、2つの同一のトランジスタQ1とQ2が含まれています。これら2つのトランジスタのエミッタ端子は互いに接続されています。抵抗R1とR2は、トランジスタにバイアスをかけるために使用されます。一方のトランジスタは信号の正の半サイクル中に順方向にバイアスされ、もう一方のトランジスタは負の半サイクル中に順方向にバイアスされる必要があります。

クラスA-プッシュプルアンプ

クラス-プッシュ-プル-アンプ

これら2つのトランジスタのコレクタ端子は、出力トランスT2の一次巻線の両端に接続されている。これら2つのトランジスタのベースエンドは、入力トランスT1の2次巻線に接続されています。電源は、T2の1次側のセンタータップとQ1、Q2のエミッタ接合の間に接続されています。

負荷はトランスT2の2次側に接続されています。 Q1とQ2からの静止電流は、T2の一次側の半分を通って反対方向に流れます。これにより、回路の磁気飽和が相殺されます。

クラスBプッシュプルアンプの回路図

クラスBアンプにはバイアス抵抗R1とR2はありません。ここでは、2つのトランジスタがカットオフポイントでバイアスされています。トランジスタは、理想的な状態では電力を消費しません。したがって、クラスBプッシュプルアンプの効率はクラスAプッシュプルアンプよりも高くなります。

クラスABプッシュプルアンプの回路図

この回路は、クラスAプッシュプルアンプに似ています。ただし、クラスABのクラスAとは異なり、バイアス抵抗値は、トランジスタQ1とQ2がカットイン電圧のすぐ上でバイアスされるように選択されます。この配置により、トランジスタが同時にオフになる時間が短縮されます。したがって、クロスオーバー歪みはクラスABアンプで低減されます。

プッシュプルアンプの動作

このアンプの出力段は、負荷を介して両方向に電流を駆動できます。これには、2つの逆位相トランジスタQ1とQ2が含まれています。入力結合トランスT1は、入力信号を180度位相がずれて2つの同一の半分に分割します。 1つのトランジスタは、正の半サイクル中に順方向にバイアスされ、電流を流します。もう一方のトランジスタは、正の半サイクルの間、逆バイアスされたままです。負の半サイクルがトランジスタに適用されると、この条件は逆になります。

Q1およびQ2からのコレクタ電流I1およびI2は、変圧器T2の一次側の対応する半分を通って同じ方向に流れる。これにより、T2トランスの2次側に入力信号の増幅出力が誘導されます。したがって、T2の2次側を流れる電流は、トランジスタのコレクタ電流間の差です。

利点

プッシュプルアンプの出力は、2つのトランジスタのコレクタ電流の差です。これにより、出力の高調波が除去されます。この方法はまた歪みを減らします。クラスBアンプは効率が高く、限られた電源条件で動作します。クラスBアンプは単純な回路を備えており、その出力には高調波さえ含まれていません。クラスABアンプではクロスオーバー歪みが低減されています。

アプリケーション

プッシュプルアンプの用途のいくつかは次のとおりです-

  • これらの増幅器はRFシステムで使用されます。
  • デジタルシステムでは、これらのアンプは低コストで設計が小さいために使用されます。
  • これらは、テレビ、携帯電話、コンピューターでのオーディオ増幅に使用されます。
  • 低歪みが要求される長距離通信システムでは、これらの増幅器が使用されます。
  • これらはスピーカーで使用されます。
  • 無線周波数信号の増幅用。
  • パワーエレクトロニクスシステムでは、プッシュプルアンプが使用されます。

よくある質問

1)。なぜプッシュプルアンプと呼ばれるのですか?

このアンプは回路内に2つのトランジスタを持っています。一方のトランジスタは、入力信号の正の半サイクル中に電流を出力に向けてプッシュします。もう一方のトランジスタは、入力信号の負の半サイクル中に電流を出力に向けてプルします。したがって、アンプはプッシュプルアンプと呼ばれます。

2)。無料のプッシュプルアンプとは何ですか?

トランスを使用すると、プッシュプルアンプの設計がかさばります。この欠点を取り除くために、互いに相補的な2つのトランジスタNPNとPNPが、プッシュプルアンプの入力段で使用されます。この設計は、無料のプッシュプルアンプとして知られています。

3)。プッシュプルとは何ですか?

プッシュプル出力段は、電流負荷を交互に供給し、負荷から電流を吸収する2つの相補型トランジスタを使用して設計されています。

4)。なぜプッシュプルアンプが使われるのですか?

歪みなしで信号を増幅するには、通常、プッシュプル増幅器が好まれます。

5)。どのアンプが最も効率が高いですか?

クラスBプッシュプルアンプの最高効率は78.9%です。

トランジスタに加えて、真空管もこれらのアンプのアクティブエレメントとして使用されます。今日では トランスフォーマー アンプの出力段で使用されることはめったにありません。対称プッシュプルでは、​​各出力ペアは他のペアをミラーリングします。ここでは、半分のNPNがもう一方のPNPとミラーリングされています。同様に、出力回路に応じて、準対称、超対称、二乗則プッシュプルがあります。ここにあなたへの質問があります、アンプの主な機能は何ですか?