Distorsiunea crossover este o caracteristică comună a amplificatoarelor de clasă B, unde neliniaritățile celor două tranzistoare de comutare nu variază liniar cu semnalul de intrare.

Am văzut că unul dintre principalele dezavantaje ale configurației amplificator clasă-A este eficiența totală scăzută a acesteia datorită faptului că este polarizată în jurul punctului-Q central al său.

Dar știm, de asemenea, că putem îmbunătăți amplificatorul și aproape că dublăm eficiența acestuia pur și simplu schimbând etajul de ieșire al amplificatorului într-o configurație tip push-pull clasă B. Dar, acest lucru este grozav din punct de vedere al eficienței, dar cele mai moderne amplificatoare clasă B sunt de tip fără transformator sau de tip complementar cu două tranzistoare în etajul de ieșire.

Aceasta are ca rezultat o problemă fundamentală principală cu amplificatoarele push-pull prin aceea că cele două tranzistoare nu se combină complet la ieșirea ambelor alternanțe ale formei de undă, datorită aranjamentului lor unic de polarizare cut-off de zero. Deoarece această problemă apare atunci când semnalul se schimbă sau "trece" de la un tranzistor la altul în punctul de tensiune zero, se produce o "distorsiune" a formei undei de ieșire. Acest lucru are ca rezultat o afecțiune numită în mod obișnuit distorsiunea crossover.

Distorsiunea crossover produce un loc plat sau bandă insensibilă la tensiune zero pe forma undelor de ieșire, trecând de la o alternanță din forma de undă la cealaltă. Motivul este că perioada de tranziție, când tranzistoarele se comută de la unul la celălalt, nu se oprește și nu pornește exact la punctul de trecere prin zero, provocând astfel o mică întârziere între prima comutare a tranzistorului "OFF" și cea de-a doua comutare a tranzistorului "ON". Această întârziere determină ca ambele tranzistoare să fie comutate "OFF" în același moment în timp, producând o formă de undă de ieșire așa cum se arată mai jos.

Formă de undă cu distorsiune crossover

Pentru a nu exista nici o distorsiune a formei de undă de ieșire, trebuie să presupunem că fiecare tranzistor începe să conducă atunci când tensiunea sa de bază-emitor se ridică puțin peste zero, dar știm că acest lucru nu este adevărat, deoarece pentru tranzistoare bipolare cu siliciu tensiunea de bază-emitor trebuie să ajungă la cel puțin 0,7V înainte ca tranzistorul să înceapă să conducă, datorită căderii de tensiune directe pe dioda joncțiunii-PN bază-emitor, producând acest loc plat. Acest efect de distorsiune crossover reduce, de asemenea, valoarea globală de vârf la vârf a formei de undă de ieșire, determinând scăderea puterii maxime la ieșire, așa cum se arată mai jos.

Caracteristici de transfer neliniare

Acest efect este mai puțin pronunțat pentru semnalele de intrare mari, deoarece tensiunea de intrare este, de obicei, destul de mare, dar pentru semnalele de intrare mai mici poate fi mai severă cauzând distorsiuni audio la amplificator.

Prepolarizarea ieșirii

Problema distorsiunii crossover poate fi redusă considerabil prin aplicarea unei mici tensiuni de polarizare directă la baza celor două tranzistoare, prin priza centrală a transformatorului de intrare, astfel încât tranzistoarele nu mai sunt polarizate la punctul de tăiere prin zero, dar în schimb sunt "pre-polarizate" la un nivel determinat de această nouă tensiune de polarizare.

Amplificator push-pull cu pre-polarizare

Acest tip de pre-polarizare cu rezistoare determină ca un tranzistor să comute "ON" exact în același timp când celălalt tranzistor comută "OFF", ambele tranzistoare fiind acum polarizate ușor peste punctul inițial de cut-off. Dar, pentru a realiza aceasta, tensiunea de polarizare trebuie să fie cel puțin dublă decât tensiunea bază-emitor normală pentru a comuta "ON" tranzistoarele. Această pre-polarizare poate fi implementată, de asemenea, în amplificatoarele fără transformator care utilizează tranzistoare complementare prin simpla înlocuire a celor două rezistoare ale divizorului de potențial cu diode de polarizare, așa cum se arată mai jos.

Pre-polarizare cu diode

Această tensiune de pre-polarizare, pentru un circuit amplificator cu transformator sau fără transformator, are ca efect deplasarea punctului-Q al amplificatoarelor dincolo de punctul cut-off inițial, permițând astfel ca fiecare tranzistor să funcționeze în regiunea activă pentru puțin mai mult de 180^o din fiecare alternanță. Cu alte cuvinte 180^o + polarizare. Cantitatea de tensiune de polarizare a diodelor prezentă la terminalul bază al tranzistorului poate fi mărită în multipli prin adăugarea de diode suplimentare în serie. Aceasta produce atunci un circuit amplificator numit în mod obișnuit un amplificator clasă AB și aranjamentul său de polarizare este dat mai jos.

Caracteristici de ieșire pentru clasa AB

Rezumat Distorsiune crossover

Distorsiunea crossover apare la amplificatoare clasa B, deoarece amplificatorul este polarizat la punctul său cut-off. Acest lucru are drept rezultat că ambele tranzistoarele sunt comutate "OFF" în același moment de timp, când forma de undă traversează axa zero. Prin aplicarea unei mici tensiuni de polarizare pe bază, fie prin utilizarea unui circuit rezistiv de divizare a potențialului, fie polarizare cu diode, această distorsiune crossover poate fi mult redusă și chiar eliminată complet prin aducerea tranzistorilor în punctul de a fi doar "ON".

Aplicarea unei tensiuni de polarizare produce un alt tip sau clasă de circuit amplificator denumit în mod obișnuit un amplificator clasă AB. Atunci, diferența dintre un amplificator clasă B și amplificatorul îmbunătățit clasă AB se află în nivelul de polarizare aplicat tranzistoarelor de ieșire. Un avantaj major al folosirii diodelor în locul rezistoarelor este că joncțiunile lor PN compensează variațiile cu temperatura ale tranzistoarelor.

Deci, putem spune că un amplificator clasă AB este un amplificator clasă B cu "polarizare" adăugată și putem rezuma:

• Amplificatoare de clasă A - fără distorsiuni crossover deoarece sunt polarizate în centrul liniei de sarcină.

• Amplificatoare de clasă B - Cantități mari de distorsiuni crossover datorate polarizării la punctul de tăiere.

• Amplificatoare de clasă AB - Unele distorsiuni crossover dacă nivelul de polarizare este setat prea jos.

Pe lângă cele trei clase de amplificatoare de mai sus, există o serie de clase de amplificatoare de înaltă eficiență referitoare la modelele de amplificatoare de comutare care utilizează diferite tehnici de comutare pentru a reduce pierderile de putere și a spori eficiența. Unele dintre aceste modele de amplificatoare utilizează rezonatoare RLC sau tensiuni multiple de alimentare, pentru a ajuta la reducerea pierderilor de putere și a distorsiunilor.