az elektronikában az erősítő a leggyakrabban használt áramköri eszköz, hatalmas alkalmazási lehetőségekkel. Az audióval kapcsolatos elektronikában az előerősítő és a teljesítményerősítő két különböző típusú erősítő rendszer, amelyeket hangerősítéshez kapcsolódó célokra használnak. De ezen alkalmazásspecifikus célon kívül hatalmas különbségek vannak a különböző típusú erősítőkben, elsősorban a Teljesítményerősítőkben., Tehát itt fogjuk vizsgálni a különböző osztályok erősítők együtt azok előnyeit, hátrányait.
az erősítők osztályozása a
erősítő osztályok segítségével az erősítő teljesítményének és jellemzőinek azonossága. A különböző típusú teljesítményerősítők különböző válaszokat adnak az áram áthaladásakor. Specifikációik szerint az erősítők különböző betűket vagy ábécéket kapnak, amelyek osztályaikat képviselik. Az erősítők különböző osztályai az A, B, C, AB, D, E, F, T stb., Ezen osztályok közül a leggyakrabban használt hangerősítők osztályok A, B, AB, C. más osztályok modern erősítők, amelyek kapcsolási topológiákat és PWM (impulzus szélesség moduláció) technikát használnak a kimeneti terhelés meghajtására. Néha, továbbfejlesztett változata a hagyományos osztályok vannak rendelve egy levelet, hogy osztályozza őket, mint egy másik osztály erősítő, mint a G osztály erősítő egy módosított erősítő osztály B osztály vagy AB osztály erősítő.
az erősítő osztályai a bemeneti ciklus arányát képviselik, amikor az áram áthalad az erősítőn., A bemeneti ciklus a vezetési szög származik a szinuszos hullámvezetés az erősítő bemenet. Ez a vezető szög nagyon arányos az erősítőkkel időben egy teljes ciklus alatt. Ha az erősítő mindig be van kapcsolva egy ciklus alatt, akkor a vezetési szög 360 fok lesz. Tehát, ha egy erősítő 360 fokos vezetési szöget biztosít, akkor az erősítő teljes bemeneti jelet használt, az aktív elem pedig a teljes szinuszos ciklus 100% – os időtartamán keresztül.,
Az alábbiakban bemutatjuk a hagyományos erősítő osztályokat az A, B, AB és C osztálytól kezdve, valamint bemutatjuk a D osztályú erősítőt is, amelyet széles körben használnak a kapcsolási mintákban. Ezeket az osztályokat nem csak erősítő, hanem hangerősítő áramkörökben is használják.
A osztályú erősítő
A osztályú erősítő nagy erősítésű erősítő, magas linearitással. Az A osztályú erősítő esetében a vezetési szög 360 fok. Mint már említettük, a 360 fokos vezetési szög azt jelenti, hogy az erősítő eszköz egész idő alatt aktív marad, teljes bemeneti jelet használ., Az alábbi képen egy ideális A osztályú erősítő látható.
amint a képen látható, van egy aktív elem, egy tranzisztor. A tranzisztor torzítása folyamatosan megmarad. Ennek a soha ki nem kapcsolható funkciónak köszönhetően az A osztályú erősítő jobb nagyfrekvenciás és visszacsatolási hurok stabilitást biztosít. Ezeken az előnyökön kívül az A osztályú erősítőt könnyű felépíteni egy eszközkomponenssel, a minimális alkatrészek pedig számítanak.
az előnyök és a magas linearitás ellenére természetesen számos korlátja van., A folyamatos vezetési természet miatt az A osztályú erősítő nagy teljesítményveszteséget mutat be. A magas linearitás miatt az A osztályú erősítő torzítást és zajokat is biztosít. A nem kívánt zaj elkerülése és a torzítás minimalizálása érdekében a tápegységnek és a torzító szerkezetnek gondos alkatrészválasztásra van szüksége.
Az A osztályú erősítő nagy teljesítményvesztesége miatt hőt bocsát ki, és nagyobb hűtőborda helyet igényel. A hatékonyság nagyon gyenge az A osztályú erősítőkben, elméletileg a hatékonyság 25-30% között változik, ha a szokásos konfigurációval használják., A hatékonyság induktív csatolású konfigurációval javítható, de ebben az esetben a hatékonyság nem haladja meg a 45-50% – ot, így csak alacsony jel-vagy alacsony teljesítményszintű erősítésre alkalmas.
B osztályú erősítő
A B osztályú erősítő kissé eltér az a osztálytól.két aktív eszköz segítségével jön létre, amelyek a tényleges ciklus felét, azaz a ciklus 180 fokát hajtják végre. Két eszköz biztosítja a terhelés kombinált árammeghajtását.
a fenti képen egy ideális B osztályú erősítő konfiguráció látható., Két aktív eszközből áll, amelyek egyenként elfogulnak a szinuszos hullám pozitív és negatív félciklusa alatt, így a jelet mind pozitív, mind negatív oldalról az erősített szintre tolják vagy húzzák, és kombinálják az eredményt, amelyet teljes cikluson keresztül kapunk a kimeneten. Minden eszköz bekapcsolt vagy aktívvá vált a ciklus felében, ennek köszönhetően a hatékonyság javul, összehasonlítva az A osztályú erősítő 25-30% – os hatékonyságával, elméletileg több mint 60% – os hatékonyságot biztosít. Az alábbi képen látható minden eszköz bemeneti és kimeneti jel grafikon., A hatékonyság nem haladja meg a 78% – ot a B osztályú erősítő esetében. A hőelvezetés minimálisra csökken ebben az osztályban, amely alacsony hűtőborda helyet biztosít.
de ez az osztály is korlátozott. Ennek az osztálynak nagyon mély korlátozása a crossover torzítás. Mivel két eszköz biztosítja a szinuszos hullámok mindkét felét, amelyek össze vannak kapcsolva és össze vannak kötve a kimeneten, a régióban eltérés van (kereszt), ahol két fél van kombinálva. Ennek oka az, hogy amikor az egyik eszköz befejezi a félciklust, a másiknak szinte ugyanabban az időben kell ugyanazt a teljesítményt biztosítania, amikor a másik befejezi a munkát., Nehéz ezt a hibát kijavítani az A osztályú erősítőben, mivel az aktív eszköz alatt a másik eszköz teljesen inaktív marad. A hiba torzítja a kimeneti jelet. Ennek a korlátozásnak köszönhetően a precision audio amplifier alkalmazás jelentős hibája.
AB osztályú erősítő
alternatív megközelítés a keresztirányú torzítás leküzdésére, az AB erősítő használata. Az AB osztályú erősítő mind az A, mind a B osztály közbenső vezetési szögét használja, így láthatjuk mind az A, mind a B osztályú erősítő tulajdonságát ebben az AB osztályú erősítő topológiában., Ugyanaz, mint a B osztály, ugyanolyan konfigurációval rendelkezik, mint két aktív eszköz, amelyek a ciklusok felében külön-külön vezetnek, de minden eszköz eltérő módon torzul, így a használhatatlan pillanat alatt (crossover pillanat) nem jutnak el teljesen. Minden eszköz nem hagyja el a vezetést közvetlenül a szinuszos hullámforma felének befejezése után, hanem kis mennyiségű bemenetet hajt végre egy másik félcikluson. Ezzel az előéletezési technikával a keresztirányú eltérés a halott zóna alatt drámaian csökken.,
de ebben a konfigurációban a hatékonyság csökken, mivel az eszközök linearitása veszélybe kerül. A hatékonyság továbbra is több, mint a tipikus A osztályú erősítő hatékonysága, de kevesebb, mint a B osztályú erősítő rendszer. A diódákat is gondosan kell kiválasztani ugyanolyan minősítéssel, és a lehető legközelebb kell elhelyezni a kimeneti eszközhöz. Néhány áramköri konstrukcióban a tervezők hajlamosak kis értékű ellenállást hozzáadni, hogy stabil nyugalmi áramot biztosítsanak az eszközön, hogy minimalizálják a torzítást a kimeneten.,
C osztályú erősítő
Az A, B és AB osztályú erősítőn kívül van egy másik C osztályú erősítő is. A C osztályú erősítő hangolt erősítő, amely két különböző üzemmódban működik, hangolva vagy untuned. A C osztályú erősítő hatékonysága sokkal több, mint az A, B és AB. Maximális 80% – os hatékonyság érhető el a rádiófrekvenciával kapcsolatos műveletekben
C osztályú erősítő kevesebb, mint 180 fokos vezetési szöget használ., A untuned módban a tuner szakasz kimarad az erősítő konfigurációjából. Ebben a műveletben a C osztályú erősítő hatalmas torzulást okoz a kimeneten.
amikor az áramkör hangolt terhelésnek van kitéve, az áramkör a kimeneti torzítási szintet a tápfeszültséggel megegyező átlagos kimeneti feszültséggel rögzíti. A hangolt műveletet clampernek nevezik. A művelet során a jel megfelelő formát kap, a középfrekvencia pedig kevésbé torzul.
tipikus felhasználásokban a C osztályú erősítő 60-70% – os hatékonyságot biztosít.,
D osztályú erősítő
A D osztályú erősítő olyan kapcsolóerősítő, amely impulzusszélesség-modulációt vagy PWM-et használ. A vezetési szög nem tényező abban az esetben, ha a közvetlen bemeneti jel változó impulzusszélességgel változik.
ebben a D osztályú erősítő rendszerben a lineáris erősítés nem fogadható el, mivel ugyanúgy működnek, mint egy tipikus kapcsoló, amelynek csak két művelete van, be vagy ki.,
a bemeneti jel feldolgozása előtt az analóg jelet impulzusárammá alakítják különböző modulációs technikákkal, majd az erősítő rendszerre alkalmazzák. Mivel az impulzusok időtartama az analóg jelhez kapcsolódik, ismét rekonstruálják az alacsony áteresztésű szűrővel a kimeneten.
A D osztályú erősítő az A, B, AB és C és D szegmensben a legmagasabb teljesítményhatékony erősítő osztály. Kisebb hőelvezetéssel rendelkezik, ezért kis hűtőbordára van szükség. Az áramkör különböző kapcsolóelemeket igényel, mint például a MOSFETs, amely alacsony ellenállással rendelkezik.,
Ez egy széles körben használt topológia a digitális audio lejátszókban vagy a motorok vezérlésében is. De szem előtt kell tartanunk, hogy ez nem digitális átalakító. Bár a nagyobb frekvencia, D osztályú erősítő nem tökéletes választás, mivel ez sávszélesség korlátozások néhány esetben attól függően, hogy a low pass szűrő és átalakító modul képességeit.
más erősítő osztályok
a hagyományos erősítőkön kívül még néhány osztály létezik, amelyek az E osztály, az F osztály, A G osztály és a H osztály.,
Az E osztályú erősítő egy rendkívül hatékony teljesítményerősítő, amely kapcsolási topológiákat használ, és rádiófrekvenciákon működik. Az egypólusú kapcsolóelem és a hangolt reaktív hálózat a fő összetevő az E osztályú erősítőhöz.
az F osztály nagy impedanciájú erősítő a harmonikusok tekintetében. Meg lehet hajtott segítségével négyzet hullám vagy szinusz hullám. A szinuszos hullám bemenethez ez az erősítő induktor segítségével hangolható, amely felhasználható az erősítés növelésére.
A G osztály sínkapcsolással csökkenti az energiafogyasztást és javítja a hatékonysági teljesítményt., A H osztály pedig a G osztály továbbfejlesztett változata.
Vélemény, hozzászólás?