プッシュプルアンプは、負荷に高電力を供給するために使用されるパワーアンプです。これは、1つがNPNでもう1つがPNPである2つのトランジスタで構成されています。1つのトランジスタが正の半サイクルで出力をプッシュし、もう1つのトランジスタが負の半サイクルでプルします。これがプッシュプルアンプとして知られている理由です。プッシュプルアンプの利点は、信号が存在しないときに出力トランジスタで電力が消費されないことです。プッシュプルアンプには3つの分類がありますが、一般的にクラスBアンプはプッシュプルアンプと見なされます。
- クラスAアンプ
- クラスBアンプ
- クラスABアンプ
クラスAアンプ
クラスA構成は、最も一般的なパワーアンプ構成です。これは、常にオンのままになるように設定された1つのスイッチングトランジスタのみで構成されています。出力信号の歪みを最小にし、振幅を最大にします。クラスAアンプの効率は30％近くと非常に低くなっています。クラスAアンプの段は、入力信号が接続されていない場合でも同じ量の負荷電流を流すことができるため、出力トランジスタには大きなヒートシンクが必要です。クラスAアンプの回路図を以下に示します。
クラスBアンプ
クラスBアンプは実際のプッシュプルアンプです。クラスBアンプの効率は、2つのトランジスタNPNとPNPで構成されているため、クラスAアンプよりも高くなります。クラスB増幅器回路は、各トランジスタが入力波形の半サイクルで動作するようにバイアスされています。したがって、このタイプの増幅回路の導通角は180度です。 1つのトランジスタが正の半サイクルで出力をプッシュし、他のトランジスタが負の半サイクルでプルするため、プッシュプルアンプとして知られています。クラスBアンプの回路図を以下に示します。
クラスBは一般に、信号が0Vで歪むクロスオーバー歪みと呼ばれる影響を受けます。トランジスタをオンにするには、ベースとエミッタの接合部に0.7vが必要であることはわかっています。したがって、AC入力電圧がプッシュプルアンプに印加されると、0から増加し始め、0.7vに達するまで、トランジスタはオフ状態のままで、出力は得られません。同じことがAC波の負の半サイクルのPNPトランジスタでも起こります。これはデッドゾーンと呼ばれます。この問題を克服するために、バイアスにダイオードが使用され、アンプはクラスABアンプとして知られています。
クラスABアンプ
クラスBアンプでそのクロスオーバー歪みを除去する一般的な方法は、トランジスタのカットオフポイントより少し上のポイントで両方のトランジスタにバイアスをかけることです。その場合、この回路はクラスAB増幅器回路として知られています。クロスオーバー歪みについては、この記事の後半で説明します。
クラスABアンプ回路は、クラスAとクラスBの両方のアンプを組み合わせたものです。ダイオードを追加することにより、ベース端子に信号がない場合でもトランジスタがわずかに導通状態でバイアスされるため、クロスオーバー歪みの問題が解消されます。
必要な材料
- トランスフォーマー（6-0-6）
- BC557-PNPトランジスタ
- 2N2222-NPNトランジスタ
- 抵抗器– 1k（2個）
- 導いた
プッシュプルアンプ回路の動作
プッシュプル増幅器回路の回路図は、それぞれNPNとPNPである2つのトランジスタQ1とQ2で構成されています。入力信号が正の場合、Q1は導通を開始し、出力で正の入力のレプリカを生成します。この時点で、Q2はオフの状態のままです。
ここで、この状態で
V OUT = V IN – V BE1
同様に、入力信号が負の場合、Q1はオフになり、Q2は導通を開始し、出力で負の入力のレプリカを生成します。
この状態で、
V OUT = V IN + V BE2
では、V INがゼロに達したときにクロスオーバー歪みが発生するのはなぜですか？プッシュプルアンプ回路の大まかな特性図と出力波形をお見せします。
トランジスタQ1とQ2を同時にオンにすることはできません。Q1をオンにするには、V INをVoutより大きくし、Q2のVinをVoutより小さくする必要があります。 V INがゼロに等しい場合、Voutもゼロに等しくなければなりません。
Vとき今INがゼロから増加しているVまで、出力電圧VoutはゼロのままINが少ないV以上であるBE1のV（約0.7Vである）、BEは電圧がNPNトランジスタQ1をオンにする必要があります。したがって、出力電圧は、VINがVBEまたは0.7v未満である期間中に不感帯を示しています。Vとき、これと同じことが起こるINがVまでゼロから減少している、PNPトランジスタQ2が導通しないINがVよりも大きいBE2 V（〜0.7V）、BE2は電圧がトランジスタQ2をオンにするために必要です。