Amplificateur de puissance de classe B

Lorsque le courant du collecteur ne circule que pendant le demi-cycle positif du signal d'entrée, l'amplificateur de puissance est appelé class B power amplifier.

Fonctionnement de classe B

La polarisation du transistor en fonctionnement de classe B est telle qu'à l'état de signal nul, il n'y aura pas de courant de collecteur. leoperating pointest sélectionné pour être à la tension de coupure du collecteur. Ainsi, lorsque le signal est appliqué,only the positive half cycle est amplifié en sortie.

La figure ci-dessous montre les formes d'onde d'entrée et de sortie pendant le fonctionnement en classe B.

Lorsque le signal est appliqué, le circuit est polarisé en direct pendant le demi-cycle positif de l'entrée et, par conséquent, le courant du collecteur circule. Mais pendant le demi-cycle négatif de l'entrée, le circuit est polarisé en inverse et le courant du collecteur sera absent. Par conséquentonly the positive half cycle est amplifié en sortie.

Comme le demi-cycle négatif est complètement absent, la distorsion du signal sera élevée. De plus, lorsque le signal appliqué augmente, la dissipation de puissance sera plus importante. Mais par rapport à un amplificateur de puissance de classe A, l'efficacité de sortie est augmentée.

Eh bien, afin de minimiser les inconvénients et d'obtenir une faible distorsion, un rendement élevé et une puissance de sortie élevée, la configuration push-pull est utilisée dans cet amplificateur de classe B.

Amplificateur push-pull de classe B

Bien que l'efficacité de l'amplificateur de puissance de classe B soit supérieure à celle de la classe A, étant donné qu'un seul demi-cycle de l'entrée est utilisé, la distorsion est élevée. De plus, la puissance d'entrée n'est pas complètement utilisée. Afin de compenser ces problèmes, la configuration push-pull est introduite dans un amplificateur de classe B.

Construction

Le circuit d'un amplificateur de puissance push-pull de classe B est constitué de deux transistors identiques T ₁ et T ₂ dont les bases sont reliées au secondaire du transformateur d'entrée à prise centrale T _r1 . Les émetteurs sont court-circuités et les collecteurs sont alimentés en V _CC par le primaire du transformateur de sortie T _r2 .

La disposition des circuits de l'amplificateur push-pull de classe B est la même que celle de l'amplificateur push-pull de classe A sauf que les transistors sont polarisés à la coupure, au lieu d'utiliser les résistances de polarisation. La figure ci-dessous donne les détails de la construction d'un amplificateur de puissance push-pull de classe B.

Le fonctionnement du circuit de l'amplificateur push-pull de classe B est détaillé ci-dessous.

Opération

Le circuit de l'amplificateur push-pull de classe B illustré dans la figure ci-dessus indique clairement que les deux transformateurs sont à prise centrale. Lorsqu'aucun signal n'est appliqué à l'entrée, les transistors T ₁ et T ₂ sont en état de coupure et donc aucun courant de collecteur ne circule. Comme aucun courant n'est tiré de V _CC , aucune énergie n'est gaspillée.

Lorsque le signal d'entrée est donné, il est appliqué à l'entrée transformateur T _r1 qui divise le signal en deux signaux qui sont de 180 ^° hors de phase les uns avec les autres. Ces deux signaux sont donnés aux deux transistors identiques T ₁ et T ₂ . Pour le demi-cycle positif, la base du transistor T ₁ devient positive et un courant de collecteur circule. Dans le même temps, le transistor T ₂ a un demi-cycle négatif, ce qui met le transistor T ₂ en état de coupure et donc aucun courant de collecteur ne circule. La forme d'onde est produite comme indiqué dans la figure suivante.

Pour le demi-cycle suivant, le transistor T ₁ entre en état de coupure et le transistor T ₂ entre en conduction, pour contribuer à la sortie. Par conséquent, pour les deux cycles, chaque transistor conduit en alternance. Le transformateur de sortie T _r3 sert à joindre les deux courants produisant une forme d'onde de sortie presque non déformée.

Efficacité énergétique de l'amplificateur push-pull de classe B

Le courant dans chaque transistor est la valeur moyenne de la demi-boucle sinusoïdale.

Pour une demi-boucle sinusoïdale, I _dc est donné par

$$ I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} $$

Par conséquent,

$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right] $$

Ici, le facteur 2 est introduit car il y a deux transistors dans l'amplificateur push-pull.

Valeur RMS du collecteur actuel = $ (I_C) _ {max} / \ sqrt {2} $

Valeur RMS de la tension de sortie = $ V_ {CC} / \ sqrt {2} $

Dans des conditions idéales de puissance maximale

Par conséquent,

$$ (P_O) _ {ac} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} = \ frac {( I_C) _ {max} \ fois V_ {CC}} {2} $$

Maintenant efficacité maximale globale

$$ \ eta_ {global} = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

$$ = \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} $$

$$ = \ frac {\ pi} {4} = 0,785 = 78,5 \% $$

L'efficacité du collecteur serait la même.

Par conséquent, l'amplificateur push-pull de classe B améliore le rendement par rapport à l'amplificateur push-pull de classe A.

Amplificateur symétrique push-pull classe B complémentaire

L'amplificateur push-pull dont nous venons de parler améliore l'efficacité mais l'utilisation de transformateurs à prise centrale rend le circuit encombrant, lourd et coûteux. Pour simplifier le circuit et améliorer le rendement, les transistors utilisés peuvent être complétés, comme le montre le schéma de circuit suivant.

Le circuit ci-dessus utilise un transistor NPN et un transistor PNP connectés en configuration push pull. Lorsque le signal d'entrée est appliqué, pendant le demi-cycle positif du signal d'entrée, le transistor NPN conduit et le transistor PNP se coupe. Pendant le demi-cycle négatif, le transistor NPN se coupe et le transistor PNP conduit.

De cette manière, le transistor NPN amplifie pendant le demi-cycle positif de l'entrée, tandis que le transistor PNP amplifie pendant le demi-cycle négatif de l'entrée. Comme les transistors sont tous deux complémentaires l'un de l'autre, mais agissent de manière symétrique tout en étant connectés en configuration push pull de classe B, ce circuit est appeléComplementary symmetry push pull class B amplifier.

Avantages

Les avantages de l'amplificateur de classe B push pull à symétrie complémentaire sont les suivants.

• Comme il n'y a pas besoin de transformateurs à prise centrale, le poids et le coût sont réduits.

• Des tensions de signal d'entrée égales et opposées ne sont pas nécessaires.

Désavantages

Les inconvénients de l'amplificateur de classe B push pull à symétrie complémentaire sont les suivants.

• Il est difficile d'obtenir une paire de transistors (NPN et PNP) qui ont des caractéristiques similaires.

• Nous avons besoin de tensions d'alimentation positives et négatives.