推挽放大器是一种功率放大器,用于向负载提供高功率。它由两个晶体管组成,其中一个是NPN,另一个是PNP。一个晶体管在正半周期上推动输出,而另一晶体管在负半周期上推动,这就是为什么它被称为推挽放大器的原因。推挽放大器的优势在于,当不存在信号时,输出晶体管中不会消耗功率。推挽放大器有三种分类,但通常将B类放大器视为推挽放大器。
- 甲类放大器
- B类放大器
- AB类放大器
甲类放大器
A类配置是最常见的功率放大器配置。它仅由一个设置为始终保持导通的开关晶体管组成。它产生最小的失真和最大的输出信号幅度。A类放大器的效率非常低,接近30%。即使没有连接输入信号,A类放大器的各级也允许相同量的负载电流流过,因此输出晶体管需要较大的散热器。在A类放大器电路图给出如下:
B类放大器
B类放大器是实际的推挽放大器。 B类放大器的效率高于A类放大器,因为它由两个晶体管NPN和PNP组成。 B类放大器电路的偏置方式是,每个晶体管将在输入波形的一半周期内工作。因此,这种放大电路的导通角为180度。一个晶体管在正半周期上推动输出,而另一晶体管在负半周期上推动,这就是为什么它被称为推挽放大器的原因。B类放大器的电路图如下:
B类通常遭受一种称为“交叉失真”的影响,该信号在0V时会失真。我们知道,晶体管的基极-发射极结需要0.7v才能导通。因此,当将交流输入电压施加到推挽放大器时,它从0开始增加,直到达到0.7v,晶体管仍处于截止状态,并且我们没有任何输出。PNP晶体管在交流电的负半周中也会发生同样的情况,这称为死区。为了克服这个问题,使用二极管进行偏置,然后将该放大器称为AB类放大器。
AB类放大器
消除B类放大器中的交叉失真的常用方法是将两个晶体管偏置在略高于晶体管截止点的位置。则该电路称为AB类放大器电路。交叉失真将在本文后面解释。
AB类放大器电路是A类和B类放大器的组合。通过添加二极管,即使在基极端子上没有信号时,晶体管也被偏置为轻微导通状态,从而消除了交叉失真问题。
所需材料
- 变压器(6-0-6)
- BC557-PNP晶体管
- 2N2222-NPN晶体管
- 电阻器– 1k(2个)
- LED
推挽放大电路的工作
推挽放大器电路的示意图由两个分别为NPN和PNP的晶体管Q1和Q2组成。当输入信号为正时,Q1开始导通并在输出端产生正输入的副本。此时,Q2保持关闭状态。
在这种情况下
V OUT = V IN – V BE1
类似地,当输入信号为负时,Q1关闭,Q2开始导通,并在输出端产生负输入的副本。
在这种情况下
V OUT = V IN + V BE2
现在,为什么当V IN达到零时会发生交叉失真?让我向您展示一下推挽放大器电路的大致特性图和输出波形。
晶体管Q1和Q2不能同时导通,要使Q1导通,我们要求V IN必须大于Vout,而Q2的Vin必须小于Vout。如果V IN等于零,则Vout也必须等于零。
现在,当V IN从零增加时,输出电压Vout将保持为零,直到V IN小于V BE1(约0.7v),其中V BE是接通NPN晶体管Q1所需的电压。因此,在周期V IN小于V BE或0.7v期间,输出电压呈现出盲区。当V IN从零减小时,PNP晶体管Q2将不会导通,直到V IN大于V BE2(〜0.7v),其中V BE2是导通晶体管Q2的电压时,也会发生同样的事情。