Push–pull 출력

Push–pull output
"push–pull"에 대한 다른 사용을 들어, Push–pull를 참조하십시오.
AB등급push–pull 출력 드라이버 보완 PNP과 NPN바이폴라 트랜지스터 이미터 추종자들로 구성하여 한켤레를 사용하여.

전자 회로의 교대로 받거나, 연결된 하중에서 현재 흡수 전류 공급 활성 장치 한켤레를 사용하는push–pull 증폭기 한 종류이다.증폭기의 이런 둘 다 하중 용량 및 교환 속도 향상시킬 수 있습니다.

Push–pull 출력 TTL과 CMOS디지털 논리 회로 및 앰프의 몇몇 형태에서, 보통 트랜지스터의 보완적인 쌍, 한 dissipating 또는 하중 물 땅 또는 부정적인 전원 공급까지 현재 있고 다른 공급 또는 하중 물에 긍정적인 전원 공급 장치에서 현재 우리가 본격화되어 있다.

Apush–pull 증폭기 더 싱글 엔드"에이급"증폭기보다 효율이 높다.성취될 수 있는는 출력 전력은 트랜지스터나 튜브의 지속적인 소산율 혼자 사용하는 것보다 힘을 기존의 공급 전압에 대해 가능한 지분 한도를 높이더 높다.는 증폭기의 양측 대칭적인 건설은, even-order 고조파, 왜곡을 줄일 수 있어 결항되고 있다는 것을 의미한다.[1]직류 전류 출력에, 작은 출력 변압기는 싱글 엔드 증폭기 사용할 수 있도록 취소되었다.그러나push–pull 증폭기;center-tapped 변압기의 입력 및 출력은 일반적인 기법을 사용과 성능을 제한하는 무게를 더해 주는 시스템에 복잡성과 비용을 추가하는 어떤phase-splitting 요소가 필요하다.만약 그 증폭기의 두 부분 동일한 특성을 가지고 있지 않는 입력 파형 중 그 두 반쪽을 불균등하게 증폭된다, 왜곡 소개될 수 있습니다.크로스오버 왜곡은 한쪽 디바이스가 절단되고 다른 한쪽 디바이스가 액티브영역에 들어가기 때문에 각 사이클의 영점 부근에서 발생할 수 있습니다.

Schematic diagram of vacuum-tube amplifier
진공관 증폭기는 종종 푸시-풀로 연결된 튜브의 출력을 결합하기 위해 중앙 탭 출력 변압기를 사용했습니다.
1924년식 변압기 커플링 진공관 푸시풀 오디오 앰프.2개의 3극 출력 튜브는 오른쪽에 있습니다.
1960년경 Magnavox 스테레오 튜브 푸시-풀 앰프는 채널당 2개의 6BQ5 출력 튜브를 사용합니다.두 쌍의 푸시 풀 튜브는 출력 변압기 앞에 표시됩니다.

푸시 풀 회로는 많은 앰프 출력 단계에서 널리 사용됩니다.푸시풀로 연결된 한 쌍의 오디오 튜브는 1915년에 부여된 에드윈 H. 콜피츠의 미국 특허 1137384에 기술되어 있지만, 특허는 푸시풀 [2]연결을 특별히 주장하지는 않는다.그 기술은 그 당시에 잘 알려져 있었고 그 원리는 1895년 전자 [4]증폭기보다 앞선 특허에서 주장되었다.푸시풀 앰프를 사용한 최초의 상용 제품은 RCA Balanced 앰프로서 1924년에 Radiola III 재생 방송 [5]수신기에 사용하기 위해 출시되었습니다.한 쌍의 저전력 진공 튜브를 푸시-풀 구성으로 사용함으로써 앰프는 헤드폰 대신 확성기를 사용할 수 있었고 낮은 대기 전력 [6]소비로 허용 가능한 배터리 수명을 제공했습니다.이 기술은 오늘날에도 오디오, 무선 주파수, 디지털 및 전력 전자 시스템에서 계속 사용되고 있습니다.

디지털 회로

TTLND 게이트 회로에는 푸시 풀 상태의 2개의 NPN 트랜지스터로 구성된 '토템 폴 출력' 스테이지(오른쪽)가 있습니다.입력 중 적어도 하나가 낮으면 트랜지스터2 V가 꺼지고3 V가 켜지고4 V가 꺼지며 출력 전압이 높아집니다.두 입력이 모두 높으면 V가2 켜지고3 V가 꺼지며4 V가 켜지며 출력이 낮습니다.

푸시 풀 설정의 디지털 사용은 TTL 및 관련 패밀리의 출력입니다.상부 트랜지스터는 선형 모드에서 활성 풀업으로 기능하는 반면, 하부 트랜지스터는 디지털 방식으로 작동합니다.따라서 싱크할 수 있는 만큼의 전류를 소싱할 수 없습니다(일반적으로 20배 미만).이러한 회로는 도식적으로 그려지며, 2개의 트랜지스터가 수직으로 적층되어 있으며, 일반적으로 레벨 시프트 다이오드를 사이에 두고 이러한 회로를 "토템 폴" 출력이라고 합니다.

단순 푸시-풀 출력의 단점은 두 개 이상의 출력을 함께 연결할 수 없다는 것입니다. 하나는 당기려고 하고 다른 하나는 밀려고 하면 트랜지스터가 손상될 수 있기 때문입니다.이러한 제한을 피하기 위해 일부 푸시-풀 출력에는 두 트랜지스터가 모두 꺼지는 세 번째 상태가 있습니다.이 상태에서는 출력이 부동(또는 독점 용어인 tri-stateated)이라고 불립니다.

푸시 풀 출력의 대체 방법은 부하를 접지(오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인 출력) 또는 전원 장치(오픈 이미터 또는 오픈 소스 출력)에 연결하는 단일 스위치입니다.

아날로그 회로

푸시풀을 하지 않는 기존의 앰프 스테이지는 푸시풀 회로와 구별하기 위해 싱글엔드라고 불리기도 합니다.

아날로그 푸시-풀 전력 증폭기에서는 두 출력 장치가 역위상(즉, 180° 간격)으로 작동합니다.2개의 역위상 출력은 신호 출력이 추가되지만 출력 디바이스의 비선형성으로 인한 왜곡 컴포넌트는 서로 감산됩니다.두 출력 디바이스의 비선형성이 유사하면 왜곡이 크게 감소합니다.대칭 푸시-풀 회로는 2f, 4f, 6f와 같은 짝수 순서 고조파를 취소해야 하므로 비선형 범위로 구동될 때 f, 3f, 5f와 같은 홀수 순서 고조파를 촉진해야 합니다.

푸시풀 앰프는 싱글엔드 앰프보다 왜곡이 적습니다.이것에 의해, 클래스 A 또는 AB 푸시 풀 앰프는 싱글 엔드 구성에서 사용되는 디바이스와 같은 전력으로 왜곡을 줄일 수 있습니다.출력 스위치 순간 왜곡이 발생할 수 있습니다. 즉, "핸드오프"가 완벽하지 않습니다.이를 크로스오버 왜곡이라고 합니다.클래스 AB 및 클래스 B는 클래스 A보다 동일한 출력에 대해 소산되는 전력이 적습니다.부정 피드백에 의해 일반적인 왜곡을 낮게 유지할 수 있으며 핸드오프를 부드럽게 하기 위해 '바이어스 전류'를 추가하여 크로스오버 왜곡을 줄일 수 있습니다.

클래스 B 푸시 풀 앰프는 각 출력 장치가 출력 파형의 절반만 증폭하고 그 절반 동안 차단되기 때문에 클래스 A 파워 앰프보다 효율적입니다.푸시풀 스테이지의 이론적인 최대전력효율(DC 소비전력에 대한 부하에서의 AC전력)은 약 78.5%임을 알 수 있다.이는 부하를 직접 구동하는 경우 효율이 25%, 변압기 결합 [7]출력의 경우 효율이 50% 이하인 A급 앰프와 비교됩니다.푸시풀 앰프는 일정한 전력을 소비하는 클래스 A 앰프에 비해 제로 신호로 전력을 소비하지 않습니다.출력 디바이스의 전력 소산은 [7]앰프의 출력 전력 정격의 약 5분의 1입니다.반면 클래스 A 앰프는 출력 전력의 몇 배에 달하는 방산 기능을 가진 장치를 사용해야 합니다.

앰프의 출력은 부하에 직접 결합되거나 변압기에 의해 결합되거나 DC 차단 캐패시터를 통해 연결될 수 있습니다.양극 전원장치와 음극 전원장치를 모두 사용하는 경우 부하는 전원장치의 중간점(접지)으로 되돌릴 수 있습니다.변압기는 단일 극성 전원 공급기를 사용할 수 있지만 증폭기의 저주파 응답을 제한합니다.마찬가지로 단일 전원 공급기를 사용하면 캐패시터를 사용하여 [8]증폭기의 출력에서 DC 레벨을 차단할 수 있습니다.

바이폴라 접합 트랜지스터가 사용되는 경우 바이어스 네트워크는 트랜지스터 베이스 대 이미터 전압의 음의 온도 계수를 보상해야 합니다.이것은, 이미터와 출력 사이에 작은 값의 저항을 포함시키는 것으로 실시할 수 있습니다.또 구동회로는 실리콘 다이오드를 출력 트랜지스터와 열접촉시켜 보상을 제공할 수 있다.

푸시-풀 트랜지스터 출력 스테이지

1993년부터 65와트 스테레오 앰프 1채널의 전형적인 트랜지스터 출력 스테이지.2개의 MOSFET 푸시 풀 출력 트랜지스터(FET2, FET4)는 검은색 히트 싱크에 볼트로 고정됩니다.트랜지스터 Q2, Q5, Q6, Q7에 의해 구동됩니다.

카테고리는 다음과 같습니다.

변압기 출력 트랜지스터 파워앰프

트랜지스터 앰프와 함께 출력 변압기를 사용하는 것은 매우 드물지만, 이러한 증폭기는 출력 장치를 일치시킬 수 있는 최적의 기회를 제공합니다(PNP만 또는 NPN 장치만 필요).

토템 폴 푸시-풀 출력 스테이지

동일한 극성을 가진 2개의 일치 트랜지스터를 배치하여 출력 트랜스 없이 각 사이클의 반대쪽 반을 공급할 수 있지만, 그렇게 함으로써 드라이버 회로는 종종 비대칭이며, 한쪽 트랜지스터는 이미터 팔로워로 사용되는 반면 다른 한쪽 트랜지스터는 공통 이미터 구성으로 사용됩니다.이 배열은 1970년대보다 오늘날 덜 사용됩니다. 트랜지스터의 수가 적지만(오늘날에는 그리 중요하지 않음) 상대적으로 균형을 잡고 낮은 왜곡을 유지하기가 어렵습니다.

대칭 푸시-풀

출력 쌍의 각 절반은 서로 "미러링"하며, 한쪽의 NPN(또는 N채널 FET) 디바이스가 다른 한쪽의 PNP(또는 P채널 FET)와 일치합니다.이러한 유형의 배열은 고조파조차 더 큰 대칭으로 더 효과적으로 상쇄되기 때문에 준대칭 단계보다 왜곡이 적은 경향이 있습니다.

준대칭 푸시-풀

과거에는 고출력 NPN 실리콘 트랜지스터의 고품질 PNP 보수가 제한되었을 때 회피책은 동일한 NPN 출력 장치를 사용하는 것이었지만, 상호 보완적인 PNP 및 NPN 드라이버 회로에서 조합이 대칭에 가깝도록 공급되었습니다(단, 전체 대칭을 갖는 것만큼 좋은 것은 아닙니다).사이클의 각 절반에서 게인의 불일치로 인한 왜곡은 중대한 문제가 될 수 있습니다.

초대칭 출력 단계

드라이버의 비대칭성은 왜곡 발생 프로세스의 극히 일부이지만, 대칭적인 구동회로를 가능하게 하기 위해 드라이버 회로 전체에 약간의 중복을 채용함으로써 매칭을 더욱 향상시킬 수 있다.브리지 타이드 로드 배치를 사용하면 양의 반과 음의 반을 훨씬 더 크게 일치시킬 수 있으며, NPN 디바이스와 PNP 디바이스 간의 불가피한 작은 차이를 보완할 수 있습니다.

제곱법 밀당김

출력 디바이스(통상은 MOSFET 또는 진공관)는 제곱법칙 전송 특성(단일 엔드 회로에서 사용되는 경우 2차 고조파 왜곡을 발생)이 왜곡을 크게 취소하도록 구성됩니다.즉, 한 트랜지스터의 게이트 소스 전압이 증가하면 다른 장치에 대한 구동력이 동일한 양만큼 감소하고 두 번째 장치의 드레인(또는 플레이트) 전류 변화가 [9]첫 번째 장치의 증가에서 비선형성을 거의 보정합니다.

푸시-풀 튜브(밸브) 출력 단계

참고 항목: 밸브 오디오 앰프 – 기술 » 푸시-풀 파워 앰프

진공관(밸브)은 (pnp/npn 트랜지스터와 마찬가지로) 보완형으로는 사용할 수 없으므로 튜브 푸시풀 앰프에는 한 쌍의 동일한 출력 튜브 또는 제어 그리드가 역위상으로 구동되는 튜브 그룹이 있습니다.이러한 튜브는 중앙 탭 출력 변압기의 2개의 1차 권선을 통해 전류를 흐르게 합니다.신호전류는 가산되지만 튜브의 비선형 특성곡선에 의한 왜곡신호는 감산된다.이 증폭기는 솔리드 스테이트 전자 장치가 개발되기 훨씬 전에 처음 설계되었으며, 오디오 애호가들과 더 나은 소리를 내는 음악가들에 의해 여전히 사용되고 있습니다.

진공 튜브 푸시-풀 앰프는 출력 트랜스리스(OTL) 튜브 스테이지가 존재하지만(아래의 SEPP/SRP 및 흰색 음극 팔로어 등)[citation needed] 일반적으로 출력 변압기를 사용합니다.상분할 단계는 보통 또 다른 진공관이지만 일부 설계에서는 중앙 탭 2차 권선이 있는 변압기가 가끔 사용되었습니다.이것들은 본질적으로 제곱법칙 장치이기 때문에 위에서 언급한 왜곡 취소에 관한 코멘트는 클래스 A에서 작동할 때 대부분의 푸시 풀 튜브 설계에 적용된다(즉, 어느 장치도 비전도 상태로 구동되지 않음).

Single End Push-Pull(SEP, SRPP 또는 mu-follower[10]) 출력 스테이지. 원래는 Series-Balanced Amplifier(미국 특허 2,310,342, 1943년 2월).는 2개의 디바이스가 전원 레일 사이에 직렬로 배치되어 있다는 점에서 트랜지스터의 토템폴 배치와 비슷하지만 입력 드라이브는 디바이스 중 하나, 즉 쌍의 하단에만 배치되므로 (부정적으로 보이는) 싱글 엔드 설명입니다.출력은 정전류 소스와 음극 팔로어 사이의 중간에서 작동하지만 하단 장치의 플레이트(아노드) 회로로부터 구동력을 수신하는 상단(직접 구동되지 않음) 장치의 음극에서 가져옵니다.따라서 각 튜브에 대한 구동력은 동일하지 않을 수 있지만 회로는 신호 내내 하단 장치를 통과하는 전류를 일정하게 유지하여 진정한 단일 튜브 싱글 엔드 출력 단계에 비해 전력 게인을 높이고 왜곡을 줄이는 경향이 있습니다.

2개의 사극관이 있는 변압기 없는 회로는 1933년 J.W.의 "판 공급 임피던스로서 진공관 사용"으로 거슬러 올라갑니다.프랭클린 연구소 저널의 호튼 1933 제216호 6호

화이트 캐소드 팔로어 (특허 2,358,428, 1944년 9월 E. L. C.)흰색)은 위의 SEPP 설계와 비슷하지만 신호 입력은 상단 튜브에 대한 것으로 음극 팔로어 역할을 하지만 상단 장치의 플레이트(아노드) 내의 전류에서 하단 튜브(일반적으로 스텝업 트랜스)를 통해 공급되는 음극 구성입니다.기본적으로는 SEPP의 2개의 디바이스의 역할을 반대로 합니다.하단 튜브는 푸시-풀 작업 부하에서 정전류 싱크와 동등한 파트너 사이의 중간 지점에 작용합니다.따라서 각 튜브에 대한 구동력이 동일하지 않을 수 있습니다.

트랜지스터 버전의 SEPP와 화이트 팔로어는 존재하지만 드물어요.

초선형 푸시풀

이른바 초선형 푸시 풀 앰프는 출력 변압기의 1차 전압의 퍼센티지에서 공급되는 스크린 그리드와 함께 펜토드 또는 테트로드를 사용합니다.이를 통해 3극(또는 3극 스트랩) 파워앰프 회로와 화면이 비교적 일정한 전압 소스에서 공급되는 기존의 펜토드 또는 4극 출력 회로를 적절히 절충할 수 있는 효율성과 왜곡을 얻을 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Joe Carr, RF Components and Circuits, Newnes, 84페이지
  2. ^ 도널드 먼로 맥니콜, 라디오의 우주 정복: Taylor & Francis 무선통신의 실험적 상승, 1946 페이지 348
  3. ^ http://www.leagle.com/xmlResult.aspx?page=5&xmldoc=193278360F2d723_1537.xml&docbase=CSLWAR1-1950-1985&SizeDisp=7 WESTERN Electric Co. v. Wallerstein이 12/12를 취득했습니다.
  4. ^ 미국 특허 549,477 전화용 로컬 송신기 회선, W. W. Dean.
  5. ^ 라디오 - RCA Radiola 밸런스 앰프 1924
  6. ^ Gregory Malanowski 무선 경쟁: 라디오의 발명(또는 발견) 방법, 작성자하우스, 2011 ISBN1463437501 66-67페이지, 144페이지
  7. ^ a b 모리스 유닉 현대 트랜지스터 회로 설계, 프렌티스홀 1973 ISBN 0-13-201285-5페이지 340-353
  8. ^ 도널드 G.핑크, ED전자제품 엔지니어 핸드북, McGraw Hill 1975 ISBN 978-0-07-020980-0 페이지 13-23 ~ 13-24
  9. ^ Ian Hegglun. "Practical Square-law Class-A Amplifier Design". Linear Audio. 1.
  10. ^ "SRPP Decoded". The Tube CAD Journal. Retrieved 7 November 2016.