Olemme jo keskustelleet tehovahvistimien luokat ja luokitukset aikaisemmissa artikkeleissamme. Tehovahvistinpiirejä käytetään tuottamaan suurta tehoa kuormien tykkäämiseksi kaiuttimista. Tehovahvistimet luokitellaan niiden toimintatavan perusteella, joka on se tulosyklin osa, jonka aikana kollektorivirran odotetaan virtaavan. Tämän perusteella tehovahvistimet luokitellaan alla esitetyllä tavalla. Tässä artikkelissa keskustellaan luokan A vahvistimesta yksityiskohtaisesti.
- Luokan A tehovahvistin
- Luokan B tehovahvistin
- Luokan C tehovahvistin
- Luokan AB tehovahvistin
- Luokan D, E, G, S, T tehovahvistimet (Kytkevät tehovahvistimet)
Yleensä tehovahvistimia (suuri signaali) käytetään audiovahvistinjärjestelmän lähtövaiheissa kaiuttimen kuormituksen ohjaamiseksi. Tyypillisen kaiuttimen impedanssi on välillä 4Ω - 8Ω, joten tehovahvistimen on kyettävä syöttämään matalan impedanssin kaiuttimen käyttämiseen tarvittavat suuret huippuvirrat.
Luokan A tehovahvistin
Luokan A vahvistimessa, jos kollektorivirta virtaa koko ajan tulosignaalin koko jakson aikana, tehovahvistin tunnetaan luokan A tehovahvistimena. Sitä käytetään vähemmän suurempiin lähtötehoihin, koska sillä on heikko hyötysuhde.
Luokan A esijännityksen tarkoitus on tehdä vahvistimesta suhteellisen vailla melua tekemällä signaalin aaltomuoto alueelta 0v - 0,6v, jossa transistorin tulo-ominaisuus on epälineaarinen.
A-luokan vahvistimen suunnittelu tuottaa hyvän lineaarisen vahvistimen, mutta suurimman osan vahvistimen menee hukkaan lämmön muodossa. Koska luokan A vahvistimen transistorit ovat koko ajan eteenpäin suuntautuneita, niiden läpi kulkee vain vähän virtaa, vaikka tulosignaalia ei olekaan, ja tämä on tärkein syy sen heikkoon hyötysuhteeseen. Suoraan kytketyn luokan A tehovahvistimen kytkentäkaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Muuntaja kytketty luokan A vahvistin
Yllä esitetty piiri on suoraan kytketty luokan A vahvistin. Vahvistin, jossa kuormitus on kytketty transistori Muuntajan käyttöä kutsutaan suorakytketyksi vahvistimeksi.
Muuntajan kytkentätekniikkaa käyttämällä vahvistimen tehokkuutta voidaan parantaa suuressa määrin. Kytkentämuuntaja tarjoaa hyvän impedanssin sovituksen kuorman ja lähdön välillä, ja se on tärkein syy tehokkuuden parantamiseen.
Yleensä virta kulkee kollektorin resistiivisen kuorman läpi, mikä aiheuttaa siinä olevan DC-tehon tuhlauksen. Tämän seurauksena tämä tasavirta haihtui kuormaan lämmön muodossa, eikä se vaikuta lähtöjännitteeseen.
Siksi ei ole suositeltavaa siirtää virtaa suoraan lähtölaitteen (esim. Kaiutin) kautta.
Tästä syystä erityinen järjestely, joka on tehty käyttämällä sopivaa muuntajaa kuorman kytkemiseksi vahvistimeen, kuten yllä olevassa piirissä on esitetty.
Piirissä on potentiaalijakajavastukset R1 ja R2, esijännitys- ja emitterin ohitusvastus Re, joita käytetään piirin stabilointiin. Lähettimen ohituskondensaattori CE ja emitterivastus Re on kytketty rinnakkain vaihtojännitteen estämiseksi.
Tulokondensaattori Cin ( Kondensaattorin kytkeminen ) käytetään vaihtovirran tulosignaalin jännitteen kytkemiseen transistorin kantaan ja se estää tasavirran edellisestä vaiheesta.
TO askelmuuntaja varustettu sopivalla käännössuhteella suuren impedanssin kerääjän kytkemiseksi pieneen impedanssikuormitukseen.
Luokan A vahvistimen impedanssin sovitus
Impedanssin sovitus voidaan tehdä tekemällä vahvistimen lähtöimpedanssi yhtä suuri kuin kuorman tuloimpedanssi. Tämä on tärkeä periaate maksimitehon siirtämiselle (maksimitehonsiirtolauseen mukaisesti).
Tässä impedanssin sovitus voidaan saavuttaa valitsemalla ensiökierron lukumäärä siten, että sen nettoimpedanssi on yhtä suuri kuin transistorin ulostuloimpedanssi ja valitsemalla toissijaisen kierrosluvun niin, että sen nettoimpedanssi on yhtä suuri kuin kaiuttimen tuloimpedanssi.
Luokan A tehovahvistimen lähtöominaisuudet
Alla olevasta kuvasta voidaan havaita, että Q-piste on sijoitettu täsmälleen vaihtovirran kuormitusjohdon keskelle ja transistori johtaa jokaiselle tuloaaltomuodon pisteelle. Luokan A tehovahvistimen teoreettinen maksimitehokkuus on 50%.
Luokan A tehovahvistimen lähtöominaisuudet - AC-kuormitusjohto
Käytännössä kapasitiivisella kytkennällä ja induktiivisilla kuormilla (kaiuttimet) hyötysuhde voi laskea jopa 25%. Tämä tarkoittaa, että 75% vahvistimen syöttöjohdosta ottamasta tehosta hukkaan.
Suurin osa hukkaan menevästä tehosta menetetään lämmön muodossa aktiivisiin elementteihin (transistori). Tämän seurauksena jopa kohtalaisen tehoinen luokan A tehovahvistin vaatii suuren virtalähteen ja suuren Heatsinkin.
Suoraan kytketyn luokan A vahvistimen edut ja haitat
Käytämme tehovahvistimia eri tarkoituksiin rajoituksesta riippuen. Jokaisella luokan vahvistimella on omat etunsa ja haittansa sen luotettavuuden ja tehokkuuden suhteen.
A-luokan vahvistimen edut
- Sillä on korkea tarkkuus tulosignaalin tarkan lähdön takia.
- Se on parantanut korkeataajuista vastetta, koska aktiivinen laite on päällä koko ajan, ts. Laitteen käynnistämiseen ei tarvita aikaa.
- Jakosuodon vääristymiä ei ole, koska aktiivinen laite johtaa koko tulosignaalin.
- Yksipäinen kokoonpano voidaan helposti ja käytännössä toteuttaa luokan A vahvistimessa.
A-luokan vahvistimen haitat
- Suuren virtalähteen ja jäähdytyselementin ansiosta luokan A vahvistin on kallis ja iso.
- Sen tehokkuus on heikko.
- Muuntajan kytkennän takia taajuusvaste ei ole yhtä hyvä.
Luokan A vahvistimen sovellukset
- A-luokan vahvistin soveltuu paremmin ulkomusiikkijärjestelmiin, koska transistori toistaa koko ääniaaltomuodon katkaisematta. Tämän seurauksena ääni on hyvin selkeä ja lineaarisempi, eli se sisältää paljon pienempiä vääristymiä.
- Ne ovat yleensä erittäin suuria, painavia ja ne tuottavat lähes 4-5 wattia lämpöenergiaa wattia kohti. Siksi ne ovat erittäin kuumia ja tarvitsevat paljon ilmanvaihtoa. Joten ne eivät ole lainkaan ihanteellisia autolle ja harvoin hyväksyttäviä kotona.
Toivottavasti pidät tästä artikkelista. Kysymyksiä, ehdotuksia tai Uusimmat sähköiset projektit lisätietoja, kommentoi alla. Arvostamme aina ehdotuksiasi.
