什么是推挽放大器?
推挽放大器是一種功率放大器,它使用一對(duì)參數(shù)相近的晶體管,交替工作在信號(hào)的正、負(fù)兩個(gè)半周期,形成一推一挽的放大形式。這種放大器通常工作在乙類(lèi)狀態(tài),兩管集電極電流交替出現(xiàn)并合成在負(fù)載上,使得輸出功率和效率大于單管功率放大器。
推挽放大器的基本結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)“臂”(兩組放大元件),一個(gè)“臂”的電流增加時(shí),另一個(gè)“臂”的電流則減小,二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。這種放大器可以有效地放大信號(hào)的幅度,并且具有較好的線性度和失真度特性。
推挽放大器還常常采用輸入變壓器和輸出變壓器,其中輸入變壓器的作用是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行倒相,產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、極性相反的信號(hào)電壓,分別激勵(lì)兩個(gè)晶體管。而輸出變壓器的作用是將兩個(gè)晶體管的輸出信號(hào)合成一個(gè)完整的正弦波,從而得到放大的輸出信號(hào)。
總之,推挽放大器是一種重要的功率放大器,具有輸出功率大、效率高、失真度小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
推挽放大器工作原理
推挽放大器的電路包含兩個(gè)晶體管,一個(gè)NPN和一個(gè)PNP晶體管作為有源器件。這些晶體管是反相的。一個(gè)晶體管在信號(hào)的正半周期期間獲得正向偏置,而另一個(gè)晶體管在信號(hào)的負(fù)半周期期間獲得正向偏置。為了將輸入信號(hào)分成兩個(gè)異相 180 度的相同信號(hào),在放大器的源極使用了中心抽頭耦合變壓器 T1。
該放大器的輸出級(jí)可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)方向的電流通過(guò)負(fù)載。它包含兩個(gè)反相晶體管 Q1 和 Q2。輸入耦合變壓器 T1 將輸入信號(hào)分成兩半,每半部分相位相差 180 度。一個(gè)晶體管在正半周期期間受到正向偏置并通過(guò)電流。另一個(gè)晶體管在正半周期期間保持反向偏置。當(dāng)負(fù)半周期施加到晶體管時(shí),這種情況就相反。
來(lái)自 Q1 和 Q2 的集電極電流 I1 和 I2 以相同方向流過(guò)變壓器 T2 初級(jí)的相應(yīng)半部分。這會(huì)在 T2 變壓器的次級(jí)產(chǎn)生輸入信號(hào)的放大輸出。因此,通過(guò) T2 次級(jí)的電流是晶體管集電極電流之間的差值。
接下來(lái)小編給大家分享一些推挽放大器電路圖,以及簡(jiǎn)單分析它們的工作原理。
推挽放大器電路圖分享
1、A類(lèi)推挽放大器電路圖(1)
A 類(lèi)放大器包含兩個(gè)相同的晶體管 Q1 和 Q2。這兩個(gè)晶體管的發(fā)射極端子連接在一起。電阻器 R1 和 R2 用于偏置晶體管。一個(gè)晶體管必須在信號(hào)的正半周期期間正向偏置,而另一個(gè)晶體管必須在負(fù)半周期期間正向偏置。
這兩個(gè)晶體管的集電極端連接到輸出變壓器T2的初級(jí)繞組的兩端。這兩個(gè)晶體管的基端連接到輸入變壓器T1的次級(jí)繞組。電源連接在T2初級(jí)的中心抽頭和Q1、Q2的發(fā)射結(jié)之間。
負(fù)載連接到變壓器 T2 的次級(jí)。來(lái)自 Q1 和 Q2 的靜態(tài)電流以相反方向流過(guò) T2 初級(jí)線圈的一半。這消除了電路中的磁飽和。
2、A類(lèi)推挽放大器電路圖(2)
推挽放大器可以采用 A 類(lèi)、B 類(lèi)、AB 類(lèi)或 C 類(lèi)配置。典型A類(lèi)推挽放大器的電路圖如上所示。 Q1和Q2是兩個(gè)相同的晶體管,它們的發(fā)射極端連接在一起。 R1 和 R2 用于偏置晶體管。兩個(gè)晶體管的集電極端分別連接至輸出變壓器T2的初級(jí)的兩端。電源連接在 T2 初級(jí)的中心抽頭與 Q1 和 Q2 的發(fā)射極結(jié)之間。
每個(gè)晶體管的基極端子連接到輸入耦合變壓器T1的次級(jí)的相應(yīng)端。輸入信號(hào)施加到 T1 的初級(jí),輸出負(fù)載 RL 連接到 T2 的次級(jí)。Q2 和 Q1 的靜態(tài)電流以相反方向流過(guò) T2 初級(jí)相應(yīng)的一半,因此不會(huì)出現(xiàn)磁飽和。從圖中您可以看到分相信號(hào)應(yīng)用于每個(gè)晶體管的基極。當(dāng) Q1 使用其輸入信號(hào)的前半部分驅(qū)動(dòng)為正時(shí),Q1 的集電極電流增加。同時(shí),Q2 使用其輸入信號(hào)的前半部分被驅(qū)動(dòng)為負(fù),因此 Q2 的集電極電流減小。
從圖中可以看出Q1和Q2的集電極電流即; I1 和 I2 以相同方向流過(guò) T2 初級(jí)的相應(yīng)半部分。結(jié)果,在 T2 次級(jí)線圈中感應(yīng)出原始輸入信號(hào)的放大版本。很明顯,通過(guò)T2次級(jí)的電流是兩個(gè)集電極電流之差。由于消除,輸出中的諧波會(huì)少得多,這會(huì)導(dǎo)致低失真。
3、使用真空管的簡(jiǎn)單推挽放大器電路圖
這里是一個(gè)使用真空管的簡(jiǎn)單推挽放大器電路。前兩級(jí)使用最著名的雙三極管 ECC83/12AX7/6N2P。它具有所有三極管中最高的增益,這使得它適合該任務(wù)。
另外,我還設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有五極電壓放大器級(jí)的電路,因?yàn)槟壳?ECC83 正處于其增益能力的邊緣,你無(wú)法在不影響失真的情況下進(jìn)一步推動(dòng)它。但我選擇上傳這個(gè)設(shè)計(jì),因?yàn)樗褂昧朔浅3R?jiàn)的電子管,并且具有相當(dāng)甜美的失真音色。
4、推挽放大器電路圖
該放大器電路是非常流行的音頻功率放大器電路類(lèi)型。我們稱(chēng)其為互補(bǔ)晶體管,因?yàn)樽罱K的晶體管是 NPN-PNP 對(duì),每個(gè)晶體管都具有相同的特性。該電路產(chǎn)生 AB 類(lèi)放大器,因?yàn)槊總€(gè)晶體管在略多于信號(hào)半個(gè)周期的情況下工作。
當(dāng)兩個(gè)晶體管都傳導(dǎo)電流時(shí),存在重疊區(qū)域,并且該區(qū)域?qū)⒃谄浞€(wěn)態(tài)電流附近(當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí))。該電路也稱(chēng)為推挽放大器電路,因?yàn)樵搶?duì)中的每個(gè)晶體管交替工作。
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