पुश-पुल आउटपुट

पुश-पुल प्रवर्धक विद्युत परिपथ है जो सक्रिय उपकरणों की जोड़ी का उपयोग करता है जो वैकल्पिक रूप से धारा की आपूर्ति करता है, या कनेक्टेड लोड से धारा को अवशोषित करता है। इस प्रकार का प्रवर्धक भार क्षमता और स्विचिंग गति दोनों की वृद्धि कर सकता है।

पुश-पुल आउटपुट ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक और सीएमओएस डिजिटल तर्क परिपथ और कुछ प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक में उपस्थित होते हैं, और सामान्यतः ट्रांजिस्टर की पूरक जोड़ी द्वारा अनुभूत किये जाते है, जो भार से भूमि तक या नकारात्मक विद्युत की आपूर्ति में विघटित है और सकारात्मक विद्युत की आपूर्ति से लोड की आपूर्ति या सोर्सिंग करते हैं।

पुश-पुल प्रवर्धक एकल-समाप्त "वर्ग-ए" प्रवर्धक की तुलना में अधिक कुशल है। प्राप्त होने वाली उत्पादन शक्ति उपयोग किए गए ट्रांजिस्टर या ट्यूब की निरंतर अपव्यय रेटिंग से अधिक होती है और किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज के लिए उपलब्ध शक्ति को विस्तारित करती है। प्रवर्धक के दोनों पक्षों के सममित निर्माण का अर्थ है कि सम-क्रम हार्मोनिक्स निरस्त हो जाते हैं, जो विरूपण को कम कर सकते हैं। डीसी धारा को आउटपुट में निरस्त कर दिया जाता है, जिससे सिंगल-एंडेड प्रवर्धक की तुलना में छोटे आउटपुट ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जा सकता है। चूँकि, पुश-पुल प्रवर्धक को चरण-विभाजन घटक की आवश्यकता होती है जो प्रणाली में जटिलता और व्यय जोड़ता है; इनपुट और आउटपुट के लिए सेंटर-टैप किए गए ट्रांसफॉर्मर का उपयोग सामान्य तकनीक है किन्तु यह भार में वृद्धि करता है और प्रदर्शन को प्रतिबंधित करता है। यदि प्रवर्धक के दो भागों में समान विशेषताएं नहीं हैं, तो विरूपण को प्रस्तुत किया जा सकता है क्योंकि इनपुट तरंग के दो भागों को असमान रूप से प्रवर्धित किया जाता है। क्रॉसओवर विरूपण प्रत्येक चक्र के शून्य बिंदु के निकट बनाया जा सकता है क्योंकि उपकरण विभक्त कर दिया जाता है और दूसरा उपकरण इसके सक्रिय क्षेत्र में प्रवेश करता है।



कई प्रवर्धक आउटपुट चरणों में पुश-पुल परिपथ का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। 1915 में दिए गए एडविन एच. कोल्पिट्स के यूएस पेटेंट 1137384 में पुश-पुल से जुड़े ऑडियोन ट्यूब की जोड़ी का वर्णन किया गया है, चूँकि पेटेंट विशेष रूप से पुश-पुल कनेक्शन का आशय नहीं करता है। यह तकनीक उस समय प्रसिद्ध थी इस सिद्धांत का आशय 1895 में इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धकों से पूर्व के पेटेंट में किया गया था। संभवतः पुश-पुल प्रवर्धक का उपयोग करने वाला प्रथम व्यावसायिक उत्पाद आरसीए बैलेंस्ड प्रवर्धक था जिसे 1924 में उनके रेडिओला III पुनर्योजी प्रसारण रिसीवर के साथ उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया था। पुश-पुल कॉन्फ़िगरेशन में कम-शक्ति वाले वैक्यूम ट्यूबों की जोड़ी का उपयोग करके, प्रवर्धक ने कम स्टैंडबाय विद्युत के व्यय के साथ स्वीकार्य बैटरी जीवन प्रदान करते हुए हेडफ़ोन के अतिरिक्त लाउडस्पीकर के उपयोग की अनुमति दी थी। इस तकनीक का उपयोग वर्तमान में भी ऑडियो, रेडियो फ्रीक्वेंसी, डिजिटल और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रणाली में किया जाता है।

डिजिटल परिपथ
पुश-पुल कॉन्फ़िगरेशन का डिजिटल उपयोग टीटीएल और संबंधित सदस्यों का आउटपुट है। ऊपरी ट्रांजिस्टर रैखिक मोड में सक्रिय पुल-अप के रूप में कार्य कर रहा है, जबकि निचला ट्रांजिस्टर डिजिटल रूप से कार्य करता है। इस कारण से वे उतनी धारा प्राप्त करने में सक्षम नहीं हैं जितना वे सिंक कर सकते (सामान्यतः 20 गुना कम) हैं। जिस प्रकार से इन परिपथों को लंबवत रूप से स्टैक्ड दो ट्रांजिस्टर के साथ योजनाबद्ध रूप से चित्रित किया जाता है, सामान्य रूप से मध्य में स्तर शिफ्टिंग डायोड के साथ, उन्हें "टोटेम पोल" आउटपुट कहा जाता है।

सरल पुश-पुल आउटपुट की हानि यह है कि उनमें से दो या दो से अधिक को जोड़ा नहीं जा सकता है, क्योंकि यदि कोई खींचने की कोशिश करता है जबकि दूसरा धक्का देने की कोशिश करता है, तो ट्रांजिस्टर क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। इस प्रतिबंध से बचने के लिए, कुछ पुश-पुल आउटपुट में तीसरी स्थिति होती है जिसमें दोनों ट्रांजिस्टर संवृत हो जाते हैं। इस स्थिति में, आउटपुट को फ़्लोटिंग कहा जाता है।

पुश-पुल आउटपुट का विकल्प सिंगल स्विच है जो लोड को ग्राउंड से डिस्कनेक्ट या कनेक्ट करता है (जिसे विवृत कलेक्टर या विवृत ड्रेन आउटपुट कहा जाता है), या सिंगल स्विच जो लोड को पावर सप्लाई से डिस्कनेक्ट या कनेक्ट करता है (जिसे विवृत-एमिटर कहा जाता है या विवृत-स्रोत आउटपुट)।

एनालॉग परिपथ
पारंपरिक प्रवर्धक चरण जो पुश-पुल नहीं है, जिसे कभी-कभी पुश-पुल परिपथ से पृथक करने के लिए सिंगल-एंडेड ट्रायोड कहा जाता है।

एनालॉग पुश-पुल पावर प्रवर्धकों में दो आउटपुट उपकरण एंटीपेज़ (अर्थात 180° पृथक) में कार्य करते हैं। दो एंटीपेज़ आउटपुट लोड से जुड़े होते हैं जिससे सिग्नल आउटपुट जोड़े जाते हैं, किन्तु आउटपुट उपकरण में अरैखिकता के कारण विरूपण घटक परस्पर घटाए जाते हैं; यदि दोनों आउटपुट उपकरणों की अरैखिकता समान है, तो विरूपण अल्प हो जाता है। सममित पुश-पुल परिपथ को 2f, 4f, 6f जैसे ऑर्डर हार्मोनिक्स को भी निरस्त करना चाहिए और इसलिए अरैखिक सीमा में संचालित होने पर f, 3f, 5f जैसे विषम ऑर्डर हार्मोनिक्स को प्रोत्साहित करना चाहिए।

पुश-पुल प्रवर्धक सिंगल-एंडेड की तुलना में कम विरूपण उत्पन्न करता है। यह वर्ग-ए या एबी पुश-पुल प्रवर्धक को सिंगल-एंड कॉन्फ़िगरेशन में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की समान शक्ति के लिए कम विरूपण की अनुमति देता है। विरूपण उस समय हो सकता है जब आउटपुट स्विच हैंड-ऑफ उचित नहीं होता है। इसे क्रॉसओवर विरूपण कहा जाता है। क्लास एबी और क्लास बी समान आउटपुट के लिए क्लास ए की तुलना में अल्प विद्युत का प्रसार करते हैं; सामान्य विकृति को नकारात्मक प्रतिक्रिया से अल्प रखा जा सकता है, और क्रॉसओवर विरूपण को हैंड-ऑफ से सुचारू करने के लिए 'बायस धारा' जोड़कर अल्प किया जा सकता है।

क्लास-बी पुश-पुल प्रवर्धक क्लास-ए शक्ति प्रवर्धक की तुलना में अधिक कुशल है क्योंकि प्रत्येक आउटपुट उपकरण आउटपुट तरंग के केवल अर्ध भाग को प्रवर्धित करता है और विपरीत अर्ध के समय विभक्त हो जाता है। यह दर्शाया जा सकता है कि पुश-पुल चरण की सैद्धांतिक पूर्ण शक्ति दक्षता (डीसी विद्युत के व्यय की तुलना में लोड में एसी शक्ति) प्रायः 78.5% है। यह वर्ग-ए प्रवर्धक के साथ तुलना करता है, जिसकी दक्षता 25% है, यदि लोड चला रहा है और ट्रांसफॉर्मर युग्मित आउटपुट के लिए 50% से अधिक नहीं है। पुश-पुल प्रवर्धक क्लास-ए प्रवर्धक की तुलना में शून्य सिग्नल के साथ कम शक्ति खींचता है जो निरंतर शक्ति खींचता है। आउटपुट उपकरण में पावर अपव्यय प्रवर्धक की आउटपुट पावर रेटिंग का प्रायः पंचम भाग है। इसके विपरीत वर्ग-ए प्रवर्धक को ऐसे उपकरण का उपयोग करना चाहिए जो आउटपुट पावर को कई बार नष्ट करने में सक्षम हो।

प्रवर्धक का आउटपुट ट्रांसफॉर्मर द्वारा जोड़े गए लोड से युग्मित हो सकता है या डीसी अवरोधक संधारित्र के माध्यम से जुड़ा हो सकता है। जहां सकारात्मक और नकारात्मक विद्युत आपूर्ति दोनों का उपयोग किया जाता है, लोड को विद्युत आपूर्ति के मध्य बिंदु पर वापस किया जा सकता है। ट्रांसफॉर्मर एकल ध्रुवीय विद्युत आपूर्ति का उपयोग करने की अनुमति देता है, किन्तु प्रवर्धक की कम आवृत्ति प्रतिक्रिया को सीमित करता है। इसी प्रकार, एकल विद्युत आपूर्ति के साथ, प्रवर्धक के आउटपुट पर डीसी स्तर को अवरुद्ध करने के लिए संधारित्र का उपयोग किया जा सकता है।

जहां द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है, बायस नेटवर्क को ट्रांजिस्टर के आधार से एमिटर वोल्टेज के नकारात्मक तापमान गुणांक के लिए क्षतिपूर्ति करनी चाहिए। यह एमिटर और आउटपुट के मध्य छोटे अवरोधक को सम्मिलित करके किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, ड्राइविंग परिपथ में क्षतिपूर्ति करने के लिए आउटपुट ट्रांजिस्टर के साथ थर्मल संपर्क में सिलिकॉन डायोड लगाए जा सकते हैं।

पुश-पुल ट्रांजिस्टर आउटपुट चरण
श्रेणियों में सम्मिलित हैं:

ट्रांसफार्मर-आउटपुट ट्रांजिस्टर पावर प्रवर्धक
ट्रांजिस्टर प्रवर्धकों के साथ आउटपुट ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करना अब अधिक दुर्लभ है, चूँकि ऐसे प्रवर्धक आउटपुट उपकरण (केवल पीएनपी या केवल एनपीएन उपकरण के साथ) के युग्मन के लिए उत्तम अवसर प्रदान करते हैं।

टोटेम पोल पुश-पुल आउटपुट स्टेज
आउटपुट ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता के अतिरिक्त प्रत्येक चक्र के विपरीत भागों की आपूर्ति के लिए एक ही ध्रुवीयता के दो युग्मित ट्रांजिस्टर की व्यवस्था की जा सकती है, चूँकि ऐसा करने में ड्राइवर परिपथ प्रायः असममित होता है और ट्रांजिस्टर का उपयोग सामान्य एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में किया जाएगा जबकि अन्य एमिटर फॉलोवर के रूप में प्रयोग किया जाता है। 1970 के दशक की तुलना में वर्तमान में इस व्यवस्था का कम उपयोग होता है; इसे कुछ ट्रांजिस्टर के साथ कार्यान्वित किया जा सकता है किन्तु संतुलन बनाना और कम विरूपण रखना अपेक्षाकृत कठिन होता है।

सममित पुश-पुल
आउटपुट जोड़ी का प्रत्येक अर्ध भाग दूसरे को प्रतिबिंबित करता है, जिसमें एनपीएन (या एन-चैनल एफईटी) उपकरण दूसरे में पीएनपी (या पी-चैनल एफईटी) से युग्मित होता है। इस प्रकार की व्यवस्था अर्ध-सममित चरणों की तुलना में कम विरूपण देती है क्योंकि अधिक समरूपता के साथ हार्मोनिक्स भी अधिक प्रभावी ढंग से निरस्त कर दिए जाते हैं।

अर्ध-सममित पुश-पुल
पूर्व में जब उच्च शक्ति एनपीएन सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए उत्तम गुणवत्ता वाले पीएनपी पूरक सीमित थे, तो समाधान समान एनपीएन आउटपुट उपकरण का उपयोग करना था, किन्तु पूरक पीएनपी और एनपीएन चालक परिपथ से इस प्रकार से सिंचित किया गया कि संयोजन सममित होने के निकट था (किन्तु समरूपता के रूप में कभी भी उतना उत्तम नहीं)। चक्र के प्रत्येक अर्ध भाग पर बेमेल लाभ के कारण विकृति महत्वपूर्ण समस्या हो सकती है।

सुपर-सिमेट्रिक आउटपुट स्टेज
सममित ड्राइव परिपथ की अनुमति देने के लिए पूर्व ड्राइवर परिपथ में कुछ डुप्लिकेशंस को नियोजित करना अग्र युग्मन में सुधार कर सकता है, चूँकि ड्राइवर असममितता विरूपण उत्पन्न करने की प्रक्रिया का छोटा अंश है। एनपीएन और पीएनपी उपकरणों के मध्य अपरिहार्य छोटे अंतर की क्षतिपूर्ति करते हुए, ब्रिज-टाइड लोड व्यवस्था का उपयोग सकारात्मक और नकारात्मक भागों के मध्य अधिक से अधिक युग्मन की अनुमति देता है।

स्क्वायर-लॉ पुश-पुल
आउटपुट उपकरण, सामान्यतः मोसफेट या वेक्यूम-ट्यूब, कॉन्फ़िगर किए जाते हैं जिससे कि उनके स्क्वायर-लॉ ट्रांसफर विशेषताएँ (जो सिंगल-एंडेड परिपथ में उपयोग किए जाने पर सेकंड-हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न करती हैं) विरूपण को कम कर देती हैं। अर्थात्, जैसे ही ट्रांजिस्टर के गेट-सोर्स वोल्टेज में वृद्धि होती है, दूसरे उपकरण के लिए ड्राइव उसी मात्रा से कम हो जाता है और दूसरे उपकरण में ड्रेन (या प्लेट) वर्तमान परिवर्तन प्रथम वृद्धि में अरैखिकता के लिए प्रायः उचित हो जाता है।.

पुश-पुल ट्यूब (वाल्व) आउटपुट चरण
वैक्यूम ट्यूब (वाल्व) पूरक प्रकारों में उपलब्ध नहीं हैं, इसलिए ट्यूब पुश-पुल एम्पलीफायर में समान आउटपुट ट्यूबों के समूहों की जोड़ी होती है, जो एंटीफेज में संचालित नियंत्रण ग्रिड के साथ होती है। ये ट्यूब केंद्र-टैप किए गए आउटपुट ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के दो भागों के माध्यम से धारा प्रवाहित करते हैं। एकल धाराएं जुड़ती हैं, जबकि ट्यूबों के अरैखिक विशेषता वक्र के कारण विरूपण संकेत घटते हैं। इन प्रवर्धकों को सर्वप्रथम सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास से पूर्व डिजाइन किया गया था; वे अभी भी ऑडियोफाइल्स और संगीतकारों दोनों द्वारा उपयोग में हैं जो उन्हें श्रेष्ठ ध्वनि मानते हैं।

वैक्यूम ट्यूब पुश-पुल प्रवर्धक सामान्यतः आउटपुट ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करते हैं, चूँकि आउटपुट-ट्रांसफॉर्मरलेस (ओटीएल) ट्यूब चरण उपस्थित होते हैं (जैसे कि एसईपीपी/एसआरपीपी और व्हाइट कैथोड फॉलोअर)। फेज-स्प्लिटर चरण सामान्यतः अन्य वैक्यूम ट्यूब होता है, किन्तु कुछ डिजाइनों में केंद्र-टैप्ड सेकेंडरी वाइंडिंग के साथ ट्रांसफॉर्मर का उपयोग कभी-कभी किया जाता था। क्योंकि ये अनिवार्य रूप से स्क्वायर-लॉ उपकरण हैं, विरूपण निरस्तीकरण के संबंध में टिप्पणियां क्लास ए में संचालित होने पर अधिकांश पुश-पुल ट्यूब डिज़ाइनों पर प्रयुक्त होती हैं (अर्थात कोई भी उपकरण अपने गैर-संवाहक अवस्था में संचालित नहीं होता है)।

सिंगल एंडेड पुश-पुल (एसईपीपी, एसआरपीपी या म्यू-फॉलोअर ) आउटपुट स्टेज, जिसे मूल रूप से सीरीज-बैलेंस्ड प्रवर्धक (यूएस पेटेंट 2,310,342, फरवरी 1943) कहा जाता है। यह ट्रांजिस्टर के लिए टोटेम-पोल व्यवस्था के समान है जिसमें दो उपकरण विद्युत आपूर्ति रेल के मध्य श्रृंखला में हैं, किन्तु इनपुट ड्राइव उपकरण में जोड़ी के नीचे जाती है इसलिए सिंगल-एंडेड विवरण है। आउटपुट शीर्ष उपकरण के कैथोड से लिया जाता है, जो निरंतर धारा स्रोत और कैथोड फॉलोवर के मध्य कार्य करता है किन्तु नीचे उपकरण के प्लेट (एनोड) परिपथ से कुछ ड्राइव प्राप्त करता है। प्रत्येक ट्यूब के लिए ड्राइव इसलिए समान नहीं हो सकता है, किन्तु परिपथ पूर्ण सिग्नल में स्थिर उपकरण के माध्यम से धारा को बनाए रखता है, जिससे पावर गेन में वृद्धि होती है और सिंगल-ट्यूब में सिंगल-एंडेड आउटपुट स्टेज की तुलना में विरूपण कम होता है।

दो टेट्रोड ट्यूबों के साथ ट्रांसफॉर्मर-रहित परिपथ 1933 में जेडब्ल्यू हॉर्टन द्वारा फ्रैंकलिन इंस्टीट्यूट 1933 वॉल्यूम 216 अंक 6 के जर्नल में प्लेट-फीड इम्पीडेंस के रूप में वैक्यूम ट्यूब का उपयोग करता है।

व्हाइट कैथोड फॉलोअर (पेटेंट 2,358,428, ई.एल.सी. व्हाइट द्वारा सितंबर 1944) उपरोक्त एसईपीपी डिजाइन के समान है, किन्तु सिग्नल इनपुट टॉप ट्यूब के लिए है, जो कैथोड फॉलोअर के रूप में कार्य करता है, किन्तु बॉटम ट्यूब (सामान्य कैथोड कॉन्फ़िगरेशन में) यदि शीर्ष उपकरण की प्लेट (एनोड) में धारा से (सामान्यतः स्टेप-अप ट्रांसफार्मर के माध्यम से) सिंचित किया जाता है। यह अनिवार्य रूप से एसईपीपी में दो उपकरणों की भूमिकाओं को परिवर्तित कर देता है। निचला ट्यूब निरंतर धारा सिंक और पुश-पुल वर्कलोड में समान भागीदार के मध्य कार्य करता है। पुनः, प्रत्येक ट्यूब के लिए ड्राइव इसलिए समान नहीं हो सकता है।

एसईपीपी और व्हाइट फॉलोअर के ट्रांजिस्टर संस्करण उपस्थित हैं, किन्तु दुर्लभ हैं।

अल्ट्रा-लीनियर पुश-पुल
तथाकथित अल्ट्रा-लीनियर पुश-पुल प्रवर्धक आउटपुट ट्रांसफॉर्मर पर प्राथमिक वोल्टेज के प्रतिशत से सिंचित किये गए स्क्रीन ग्रिड के साथ या तो पेंटोड या टेट्रोड का उपयोग करता है। यह दक्षता और विकृति देता है जो ट्रायोड (ट्रायोड-स्ट्रैप्ड) पावर प्रवर्धक परिपथ और पेंटोड या टेट्रोड आउटपुट परिपथ के मध्य उत्तम निराकरण है जहां स्क्रीन को अपेक्षाकृत स्थिर वोल्टेज स्रोत से सिंचित किया जाता है।

यह भी देखें

 * सिंगल-एंडेड ट्रायोड
 * कार्यान्वयन पर अधिक विवरण के लिए पुश-पुल कन्वर्टर
 * विवृत कलेक्टर