B sınıfı amplifikatörler, iki veya daha fazla transistörü polarlı olarak kullanır, böylece her transistör sadece giriş dalga formunun bir yarım döngüsü boyunca iletir.
Isı şeklinde boşa harcanan gücü azaltarak önceki A sınıfı amplifikatörün tam güç verimliliğini artırmak için, çıkış aşamasında iki transistörlü bir güç amplifikatörü devresi tasarlamak mümkündür, bu da genellikle itme-çekme amplifikatörü konfigürasyonu olarak da bilinen B sınıfı amplifikatör olarak adlandırılır.
İtme-çekme amplifikatörleri, biri NPN tipi, diğeri PNP tipi olmak üzere iki “tamamlayıcı” veya eşleşen transistör kullanır ve her iki güç transistörü de aynı giriş sinyalini birlikte alır, bu da büyüklüğe eşittir, ancak birbirine zıt fazdadır. Bu, bir transistörün giriş dalga formu döngüsünün sadece bir yarısını veya 180o’yu güçlendirmesine neden olurken, diğer transistör giriş dalga formu döngüsünün diğer yarısını veya kalan 180o’yu güçlendirir ve sonuçta ortaya çıkan” iki yarım ” tekrar çıkış terminalinde bir araya getirilir.
Daha sonra bu tip amplifikatör devresi için iletim açısı, giriş sinyalinin sadece 180o veya %50’sidir. Transistörler tarafından alternatif yarım döngülerin bu itme ve çekme etkisi, bu tür bir devreye eğlenceli “itme-çekme” adını verir, ancak daha genel olarak aşağıda gösterildiği gibi B sınıfı amplifikatör olarak bilinir.
B Sınıfı Push-pull Trafo Yükselteç Devresi
Yukarıdaki devre, gelen dalga formu sinyalini iki eşit yarıya bölen ve birbirleriyle faz dışı 180o olan dengeli giriş transformatörü kullanan standart bir B sınıfı amplifikatör devresini göstermektedir. Çıkıştaki başka bir merkez-tapped transformatör, yüke daha fazla güç sağlayan iki sinyali yeniden birleştirmek için kullanılır. Bu tip transformatör itme-çekme amplifikatör devresi için kullanılan transistörler, her ikisi de birbirine bağlı yayıcı terminalleri olan NPN transistörleridir.
Burada, yük akımı iki güç transistörü cihazı arasında paylaşılır, çünkü bir cihazda azalır ve sinyal döngüsü boyunca diğerinde artar, çıkış voltajını ve akımı sıfıra indirir. Sonuç olarak, çıkış dalga formunun her iki yarısı da şimdi sıfırdan iki kat daha sessiz akıma salınır ve böylece dağılımı azaltır. Bu, amplifikatörün verimliliğini yaklaşık %70’e neredeyse iki katına çıkarma etkisine sahiptir.
Giriş sinyalinin mevcut olmadığını varsayarsak, her transistör, değeri kesme noktasında olan taban polarlaması tarafından belirlenen normal sakin toplayıcı akımını taşır. Transformatör doğru bir şekilde merkeze dokunursa, iki kollektör akımı zıt yönlerde akacaktır (ideal durum) ve transformatör çekirdeğinin mıknatıslanması olmayacak, böylece bozulma olasılığını en aza indirecektir.
Ve bu transistör akım toplayıcı eşit miktarda ve tam tersi azalır bir giriş sinyali T1 sürücü transformatörün ikincil üzerinde mevcut olduğunda, transistör base girişi gösterildiği gibi birbirine anti-faz“, içinde” böylece TR1 temel ağır iletim içine transistör sürüş olumlu giderse, kollektör akımı artacak ama aynı zamanda TR2 akımı tabanı daha fazla kesme içine kapalı negatif gidecek. Bu nedenle, negatif yarımlar bir transistör tarafından yükseltilir ve diğer transistör tarafından pozitif yarımlar bu itme-çekme etkisini verir.
DC koşulundan farklı olarak, bu alternatif akımlar, çıkış Transformatörlerinin birincil sargısında sinüs dalgasını yeniden şekillendirmek için iki çıkış yarım döngüsünün birleştirilmesine neden olur ve bu da daha sonra yük boyunca görünür.
B sınıfı Amplifikatörün çalışması, transistörler kesildiğinde polarlı olduğu için sıfır DC polarlamasına sahiptir, bu nedenle her transistör sadece giriş sinyali taban yayıcı voltajından daha büyük olduğunda çalışır. Bu nedenle, sıfır girişte sıfır çıkış vardır ve güç tüketilmemektedir. Bu daha sonra, B sınıfı amplifikatörün gerçek Q noktasının, aşağıda gösterildiği gibi yük hattının Vce kısmında olduğu anlamına gelir.
B Sınıfı Yükselteçlerin Karakteristik Eğrisi
B sınıfı amplifikatör, A sınıfı amplifikatör kuzenlerine göre büyük bir avantaja sahiptir, çünkü sessiz durumdayken (yani giriş sinyali olmadan) transistörlerden hiçbir akım akmaz, bu nedenle çıkış transistörlerinde veya transformatörde hiçbir güç dağıtılmaz.
Bu nedenle, amplifikatörün genel dönüşüm verimliliği ( η), eşdeğer Sınıf A’dan daha büyüktür ve verimlilik, bu Sınıf B modunda çalışan hemen hemen tüm modern itme-çekme amplifikatör tiplerine yol açan %70’e ulaşır.
B Sınıfı Push-pull Trafosuz Yükselteç Devresi
Yukarıdaki B sınıfı amplifikatör devresinin ana dezavantajlarından biri, tasarımında dengeli Merkez-tapped transformatörler kullanması ve inşa edilmesini pahalı hale getirmesidir. Bununla birlikte, tasarımında transformatör kullanmayan tamamlayıcı Simetri sınıfı B amplifikatörü olarak adlandırılan başka bir B sınıfı amplifikatör türü vardır, bu nedenle tamamlayıcı veya eşleşen güç transistör çiftleri kullanılarak transformatörsüzdür.
Transformatörlere ihtiyaç duyulmadığından, bu, amplifikatör devresini aynı miktarda çıkış için çok daha küçük hale getirir, ayrıca çıkış sinyalinin kalitesini etkilemek için başıboş manyetik etkiler veya transformatör distorsiyonu yoktur. Aşağıda “transformatörsüz” B sınıfı amplifikatör devresine bir örnek verilmiştir.
B Sınıfı Transformatörsüz Yükseltecin Çıkış Aşaması
Yukarıdaki B sınıfı amplifikatör devresi, dalga formunun her yarısı için ücretsiz transistörler kullanır ve B sınıfı amplifikatörler, A sınıfı tiplerden çok daha yüksek bir kazanca sahipken, B sınıfı itme-çekme amplifikatörlerinin ana dezavantajlarından biri, yaygın olarak çapraz bozulma olarak bilinen bir etkiden muzdarip olmalarıdır.
Umarım transistörler hakkındaki öğreticilerimizden, iletmeye başlamak için bir bipolar transistör elde etmek için Yaklaşık 0.7 volt (tabandan yayıcıya ölçülen) aldığını hatırlıyoruz. Saf bir B sınıfı amplifikatörde, çıkış transistörleri “açık” bir çalışma durumuna “önceden polarlı” değildir.
Bu, çıkış dalga formunun bu 0.7 voltluk pencerenin altına düşen kısmının, iki transistör arasındaki geçiş olarak (bir transistörden diğerine geçerken) doğru bir şekilde yeniden üretilmeyeceği anlamına gelir.transistörler, özel olarak eşleştirilmiş çiftler olsalar bile, sıfır geçiş noktasında tam olarak durmaz veya iletmeye başlamaz.
Dalga formunun her yarısı için çıkış transistörlerinin (pozitif ve negatif) her biri iletken olmadıkları 0.7 voltluk bir alana sahip olacaktır. Sonuç, Her iki transistörün de aynı anda “kapalı” olmasıdır.
Bir B sınıfı amplifikatördeki çapraz bozulmayı ortadan kaldırmanın basit bir yolu, her iki transistörü de kesme noktasının biraz üzerinde bir noktada polarlamak için devreye iki küçük voltaj kaynağı eklemektir. Bu daha sonra bize AB sınıfı amplifikatör devresi olarak adlandırılan şeyi verecektir. Bununla birlikte, amplifikatör devresine ek voltaj kaynakları eklemek pratik değildir, bu nedenle pn bağlantıları silikon diyotlar şeklinde ek polarlı olması için kullanılır.
AB Sınıfı Yükselteç
Bir silikon bipolar transistörün iletmeye başlaması için taban yayıcı voltajının 0.7 v’den büyük olması gerektiğini biliyoruz, bu nedenle transistörlerin taban terminallerine bağlı iki voltaj bölücü polarlama direncini iki silikon diyot ile değiştirirsek. Transistörlere uygulanan polarlama voltajı şimdi bu diyotların ileri voltaj düşüşüne eşit olacaktır. Bu iki diyot genellikle polarlama diyotları veya kompanzasyon diyotları olarak adlandırılır ve eşleşen transistörlerin özelliklerine uyacak şekilde seçilir. Aşağıdaki devre diyot polarlanmasını göstermektedir.
AB sınıfı amplifikatör devresi, A sınıfı ve B sınıfı konfigürasyonlar arasında bir uzlaşmadır. Bu çok küçük diyot polarlama voltajı, giriş sinyali olmadığında bile her iki transistörün de hafifçe hareket etmesine neden olur. Bir giriş sinyali dalga formu, transistörlerin aktif bölgelerinde normal olarak çalışmasına neden olur, böylece saf B sınıfı amplifikatör tasarımlarında bulunan herhangi bir çapraz bozulmayı ortadan kaldırır.
Giriş sinyali olmadığında küçük bir kollektör akımı akacaktır, ancak A sınıfı amplifikatör konfigürasyonundan çok daha azdır. Bu, transistörün dalga formunun yarısından fazlası için “açık” olacağı, ancak kullanılan ek polarlama miktarına bağlı olarak 180o ila 360o veya giriş sinyalinin %50 ila %100’ü arasında bir iletim açısı veren tam bir döngüden çok daha az olacağı anlamına gelir. Transistörün taban terminalinde bulunan diyot polarlama voltajının miktarı, seri olarak ek diyotlar eklenerek katlar halinde arttırılabilir.
B sınıfı amplifikatörler, ses güç amplifikatörleri ve PA sistemleri gibi yüksek güçlü uygulamalar için A sınıfı tasarımlara göre büyük ölçüde tercih edilir. A sınıfı amplifikatör devresi gibi, B sınıfı bir itme-çekme amplifikatörünün akım kazancını ( Aı ) büyük ölçüde arttırmanın bir yolu, çıkış devresinde tek transistörler yerine Darlington transistör çiftlerini kullanmaktır.
Amplifikatörler hakkında bir sonraki derste, B sınıfı amplifikatör devrelerinde çapraz Distorsiyonun etkilerine ve etkisini azaltmanın yollarına daha yakından bakacağız.