Omówiliśmy już klasy i klasyfikacje wzmacniaczy mocy w naszych wcześniejszych artykułach. Obwody wzmacniacza mocy służą do dostarczania dużej mocy do napędzania obciążeń, takich jak głośniki. Wzmacniacze mocy są klasyfikowane na podstawie ich trybu pracy, czyli części cyklu wejściowego, podczas której spodziewany jest przepływ prądu kolektora. Na tej podstawie wzmacniacze mocy są klasyfikowane jak podano poniżej. W tym artykule szczegółowo omówimy wzmacniacz klasy A.
- Wzmacniacz mocy klasy A.
- Wzmacniacz mocy klasy B.
- Wzmacniacz mocy klasy C.
- Wzmacniacz mocy klasy AB
- Wzmacniacze mocy klasy D, E, G, S, T. (Przełączanie wzmacniaczy mocy)
Ogólnie rzecz biorąc, wzmacniacze mocy (duży sygnał) są używane w stopniach wyjściowych układu wzmacniacza audio do napędzania obciążenia głośników. Typowy głośnik ma impedancję między 4 Ω a 8 Ω, dlatego wzmacniacz mocy musi być w stanie dostarczyć wysokie prądy szczytowe wymagane do wysterowania głośnika o niskiej impedancji.
Wzmacniacz mocy klasy A.
We wzmacniaczu klasy A, jeśli prąd kolektora płynie przez cały czas podczas pełnego cyklu sygnału wejściowego, wzmacniacz mocy jest nazywany wzmacniaczem mocy klasy A. Jest rzadziej używany do wyższych stopni wyjściowych mocy, ponieważ ma słabą wydajność.
Celem odchylenia klasy A jest uczynienie wzmacniacza względnie wolnym od szumów poprzez wyprowadzenie przebiegu sygnału z obszaru między 0 V a 0,6 V, w którym charakterystyka wejściowa tranzystora jest nieliniowa.
Konstrukcja wzmacniacza klasy A zapewnia dobry wzmacniacz liniowy, ale większość mocy wytwarzanej przez wzmacniacz marnuje się w postaci ciepła. Ponieważ tranzystory we wzmacniaczu klasy A są cały czas spolaryzowane do przodu, przez nie przepłynie niewiele prądu, mimo że nie ma sygnału wejściowego, co jest główną przyczyną jego słabej wydajności. Schemat obwodu wzmacniacza mocy klasy A ze sprzężeniem bezpośrednim pokazano na poniższym rysunku.
Wzmacniacz klasy A sprzężony z transformatorem
Pokazany powyżej obwód jest bezpośrednio sprzężonym wzmacniaczem klasy A. Wzmacniacz, w którym obciążenie jest sprzężone z wyjściem tranzystor użycie transformatora nazywa się wzmacniaczem sprzężonym bezpośrednio.
Stosując technikę sprzęgania transformatora, można w dużym stopniu zwiększyć wydajność wzmacniacza. Transformator sprzęgający zapewnia dobre dopasowanie impedancji między obciążeniem a wyjściem i jest głównym powodem poprawy wydajności.
Generalnie prąd przepływa przez obciążenie rezystancyjne kolektora, co spowoduje marnotrawstwo w nim prądu stałego. W rezultacie ta moc prądu stałego jest rozpraszana w obciążeniu w postaci ciepła i nie dostarcza żadnej mocy wyjściowej AC.
Dlatego nie zaleca się bezpośredniego przesyłania prądu przez urządzenie wyjściowe (np. Głośnik).
Z tego powodu specjalny układ wykonany przy użyciu odpowiedniego transformatora do podłączenia obciążenia do wzmacniacza, jak podano w powyższym obwodzie.
Obwód ma rezystory dzielnika potencjału R1 i R2, rezystor polaryzujący i rezystor obejściowy emitera Re, używany do stabilizacji obwodu. Kondensator obejściowy emitera CE i rezystor emitera Re są połączone równolegle, aby zapobiec napięciu prądu przemiennego.
Kondensator wejściowy Cin ( Kondensator sprzęgający ) służy do sprzęgania napięcia wejściowego prądu przemiennego z podstawą tranzystora i blokowania prądu stałego z poprzedniego etapu.
DO transformator obniżający napięcie wyposażone w odpowiedni współczynnik skrętu, aby połączyć kolektor o wysokiej impedancji z obciążeniem o niskiej impedancji.
Dopasowanie impedancji wzmacniacza klasy A.
Dopasowania impedancji można to zrobić, ustawiając impedancję wyjściową wzmacniacza na równą impedancji wejściowej obciążenia. Jest to ważna zasada dotycząca przenoszenia maksymalnej mocy (zgodnie z twierdzeniem o maksymalnym przeniesieniu mocy).
W tym przypadku dopasowanie impedancji można uzyskać, wybierając liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego, tak aby jego impedancja netto była równa impedancji wyjściowej tranzystora, i wybierając liczbę zwojów części wtórnej, tak aby impedancja netto była równa impedancji wejściowej głośnika.
Charakterystyka wyjściowa wzmacniacza mocy klasy A.
Z poniższego rysunku możemy zauważyć, że punkt Q znajduje się dokładnie w środku linii obciążenia AC, a tranzystor przewodzi w każdym punkcie przebiegu wejściowego. Teoretyczna maksymalna sprawność wzmacniacza mocy klasy A wynosi 50%.
Charakterystyka wyjściowa wzmacniacza mocy klasy A - linia obciążenia AC
W praktyce przy sprzężeniu pojemnościowym i obciążeniach indukcyjnych (głośniki) sprawność może spaść nawet o 25%. Oznacza to, że 75% mocy pobieranej przez wzmacniacz z linii zasilającej jest marnowane.
Większość traconej mocy jest tracona w postaci ciepła na elementach aktywnych (tranzystor). W rezultacie nawet wzmacniacz mocy klasy A o średniej mocy wymaga dużego zasilacza i dużego radiatora.
Zalety i wady bezpośrednio sprzężonego wzmacniacza klasy A.
Używamy wzmacniaczy mocy do różnych celów, w zależności od ograniczeń. Każda klasa wzmacniacza mocy ma swoje zalety i wady, jeśli chodzi o niezawodność i wydajność.
Zalety wzmacniacza klasy A.
- Ma wysoką wierność dzięki dokładnej replice wyjściowego sygnału wejściowego.
- Ma poprawioną odpowiedź wysokich częstotliwości, ponieważ aktywne urządzenie jest włączone przez cały czas, tj. Nie jest potrzebny czas, aby włączyć urządzenie.
- Nie ma zniekształcenia zwrotnicy, ponieważ aktywne urządzenie przewodzi przez cały cykl sygnału wejściowego.
- Konfigurację single ended można łatwo i praktycznie zrealizować we wzmacniaczu klasy A.
Wady wzmacniacza klasy A.
- Ze względu na duży zasilacz i radiator wzmacniacz klasy A jest drogi i nieporęczny.
- Ma słabą wydajność.
- Ze względu na charakterystykę częstotliwościową transformatora charakterystyka częstotliwościowa nie jest tak dobra.
Zastosowania wzmacniacza klasy A.
- Wzmacniacz klasy A bardziej nadaje się do zewnętrznych systemów muzycznych, ponieważ tranzystor odtwarza cały kształt fali dźwiękowej bez żadnego odcinania. W efekcie dźwięk jest bardzo czysty i bardziej liniowy, to znaczy zawiera znacznie niższe poziomy zniekształceń.
- Zwykle są bardzo duże, ciężkie i wytwarzają prawie 4-5 watów energii cieplnej na jeden wat mocy. Dlatego są bardzo gorące i wymagają dużej wentylacji. Więc wcale nie są idealne do samochodu i rzadko są akceptowane w domu.
Mam nadzieję, że wszyscy polubicie ten artykuł. W przypadku jakichkolwiek pytań, sugestii lub Najnowsze projekty elektroniczne informacje, prosimy o komentarz poniżej. Zawsze doceniamy Twoje sugestie.
