Мы уже обсуждали, классы и классификации усилителей мощности в наших предыдущих статьях. Цепи усилителя мощности используются для передачи высокой мощности для управления нагрузками, такими как громкоговорители. Усилители мощности классифицируются на основе их режима работы, то есть части входного цикла, в течение которой ожидается протекание тока коллектора. Исходя из этого, усилители мощности классифицируются, как указано ниже. В этой статье мы подробно обсудим усилитель класса А.
- Усилитель мощности класса А
- Усилитель мощности класса B
- Усилитель мощности класса C
- Усилитель мощности класса AB
- Усилители мощности класса D, E, G, S, T (Импульсные усилители мощности)
Как правило, усилители мощности (большой сигнал) используются в выходных каскадах системы звуковых усилителей для управления нагрузкой громкоговорителей. Типичный громкоговоритель имеет импеданс от 4 Ом до 8 Ом, поэтому усилитель мощности должен обеспечивать высокие пиковые токи, необходимые для управления громкоговорителем с низким сопротивлением.
Усилитель мощности класса А
В усилителе класса A, если ток коллектора течет все время в течение полного цикла входного сигнала, усилитель мощности известен как усилитель мощности класса A. Он меньше используется для выходных каскадов большей мощности, так как имеет низкий КПД.
Назначение смещения класса A состоит в том, чтобы сделать усилитель относительно свободным от шума, сделав форму сигнала вне области от 0 до 0,6 В, где входная характеристика транзистора является нелинейной.
Конструкция усилителя класса A дает хороший линейный усилитель, но большая часть мощности производится усилитель идет потеря в виде тепла. Поскольку транзисторы в усилителе класса A все время смещены в прямом направлении, через них будет проходить небольшой ток, даже если нет входного сигнала, и это основная причина его низкой эффективности. Принципиальная схема усилителя мощности класса A с прямой связью показана на рисунке ниже.
Трансформаторный усилитель класса А
Показанная выше схема представляет собой усилитель класса А. Усилитель, в котором нагрузка подключена к выходу транзистор с использованием трансформатора называется усилителем с прямой связью.
Используя технику трансформаторной связи, можно в значительной степени повысить эффективность усилителя. Трансформатор связи обеспечивает хорошее согласование импеданса между нагрузкой и выходом, и это основная причина повышения эффективности.
Обычно ток протекает через резистивную нагрузку коллектора, что приводит к потере мощности постоянного тока в нем. В результате эта мощность постоянного тока рассеивается в нагрузке в виде тепла и не вносит никакой выходной мощности переменного тока.
Следовательно, не рекомендуется пропускать ток напрямую через выходное устройство (например, громкоговоритель).
По этой причине используется специальное устройство с использованием подходящего трансформатора для подключения нагрузки к усилителю, как показано в приведенной выше схеме.
В схеме есть резисторы делителя потенциала R1 и R2, резистор Re смещения и обхода эмиттера, используемые для стабилизации схемы. Перепускной конденсатор эмиттера CE и эмиттерный резистор Re подключены параллельно для предотвращения напряжения переменного тока.
Входной конденсатор Cin ( Конденсатор связи ) используется для передачи напряжения входного сигнала переменного тока на базу транзистора и блокирует постоянный ток из предыдущего каскада.
К понижающий трансформатор снабжен подходящим передаточным числом для соединения коллектора с высоким импедансом с нагрузкой с низким сопротивлением.
Согласование импеданса усилителя класса А
Согласование импеданса Это можно сделать, сделав выходное сопротивление усилителя равным входному сопротивлению нагрузки. Это важный принцип передачи максимальной мощности (в соответствии с теоремой о передаче максимальной мощности).
Здесь согласование импеданса может быть достигнуто путем выбора количества витков первичной обмотки так, чтобы ее чистый импеданс был равен выходному импедансу транзистора, и выбора количества витков вторичной обмотки так, чтобы ее чистый импеданс был равен входному сопротивлению громкоговорителя.
Выходные характеристики усилителя мощности класса А
Из рисунка ниже видно, что точка Q расположена точно в центре линии нагрузки переменного тока, а транзистор проводит ток в каждой точке входной волны. Теоретический максимальный КПД усилителя мощности класса A составляет 50%.
Выходные характеристики усилителя мощности класса A - Линия нагрузки переменного тока
На практике при емкостной связи и индуктивных нагрузках (громкоговорители) КПД может снизиться до 25%. Это означает, что 75% мощности, потребляемой усилителем от линии питания, теряется.
Большая часть потерянной мощности теряется в виде тепла на активных элементах (транзисторе). В результате даже для усилителя мощности класса A средней мощности требуется большой блок питания и большой радиатор.
Преимущества и недостатки усилителя класса А с прямой связью
Мы используем усилители мощности для различных целей в зависимости от ограничений. Каждый усилитель мощности класса имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения надежности и эффективности.
Преимущества усилителя класса А
- Он имеет высокую точность воспроизведения благодаря точной копии входного сигнала на выходе.
- Он имеет улучшенный высокочастотный отклик, потому что активное устройство постоянно включено, т.е.не требуется время для включения устройства.
- Перекрестных искажений нет, потому что активное устройство проводит весь цикл входного сигнала.
- Несимметричная конфигурация может быть легко и практически реализована в усилителе класса А.
Недостатки усилителя класса А
- Из-за большого блока питания и радиатора усилитель класса A является дорогостоящим и громоздким.
- У него низкая эффективность.
- Из-за трансформаторной связи частотная характеристика не так хороша.
Применение усилителя класса А
- Усилитель класса A больше подходит для уличных музыкальных систем, поскольку транзистор воспроизводит всю звуковую волну без отключения. В результате звук очень чистый и более линейный, то есть содержит гораздо более низкие уровни искажений.
- Обычно они очень большие, тяжелые и производят около 4-5 Вт тепловой энергии на 1 Вт мощности. Поэтому они сильно нагреваются и нуждаются в хорошей вентиляции. Так что они совсем не идеальны для автомобиля и редко приемлемы в доме.
Надеюсь, вам всем понравится эта статья. По любым вопросам, предложениям или Последние электронные проекты информацию, пожалуйста, прокомментируйте ниже. Мы всегда ценим ваши предложения.
