In elettronica, amplificatore è il dispositivo di circuito più comunemente usato con enormi possibilità di applicazione. In elettronica audio correlati pre-amplificatore e amplificatori di potenza sono due diversi tipi di sistemi di amplificazione che vengono utilizzati per scopi di amplificazione del suono correlati. Ma, a parte questo scopo specifico dell’applicazione, ci sono enormi differenze in vari tipi di amplificatori, principalmente negli amplificatori di potenza., Quindi qui esploreremo diverse classi di amplificatori insieme ai loro vantaggi e svantaggi.
Le classificazioni di amplificatori che usano le lettere
Le classi di amplificatori sono l’identità delle prestazioni e delle caratteristiche dell’amplificatore. Diversi tipi di amplificatori di potenza danno risposte diverse quando passano la corrente attraverso di loro. Secondo le loro specifiche, agli amplificatori vengono assegnate lettere o alfabeti diversi che rappresentano le loro classi. Esistono diverse classi di amplificatori a partire da A, B, C, AB, D, E, F, T ecc., Di queste classi più comunemente utilizzati amplificatori audio classi sono A, B, AB, C. Altre classi sono amplificatori moderni che utilizzano topologie di commutazione e PWM (Pulse Width Modulation) tecnica per guidare il carico di uscita. A volte, versione migliorata delle classi tradizionali sono assegnati una lettera per classificarli come una diversa classe di amplificatore, come amplificatore di classe G è una classe amplificatore modificato di classe B o classe AB amplificatore.
Le classi dell’amplificatore rappresentano la proporzione del ciclo di ingresso quando la corrente viene passata attraverso l’amplificatore., Il ciclo di ingresso è l’angolo di conduzione deriva dalla conduzione onda sinusoidale in ingresso amplificatore. Questo angolo di conduzione è altamente proporzionale con gli amplificatori in tempo durante un ciclo completo. Se l’amplificatore è sempre acceso durante un ciclo, l’angolo di conduzione sarà di 360 gradi. Quindi, se un amplificatore fornisce un angolo di conduzione di 360 gradi, l’amplificatore ha utilizzato il segnale di ingresso completo e l’elemento attivo condotto attraverso il periodo di tempo del 100% di un ciclo sinusoidale completo.,
Sotto, dimostreremo le classi tradizionali dell’amplificatore di potenza che variano dalla classe A, B, AB e C ed inoltre dimostreremo l’amplificatore della classe D che è ampiamente usato nelle progettazioni di commutazione. Queste classi non sono utilizzati solo in amplificatore di potenza, ma anche utilizzati nei circuiti amplificatori audio.
Classe A Amplificatore
Classe A amplificatore è un amplificatore ad alto guadagno con alta linearità. In caso di amplificatore in classe A, l’angolo di conduzione è di 360 gradi. Come abbiamo detto sopra, un angolo di conduzione di 360 gradi significa che il dispositivo amplificatore rimane attivo per tutto il tempo e utilizzare il segnale di ingresso completo., Nell’immagine qui sotto viene mostrato un amplificatore di classe A ideale.
Come possiamo vedere nell’immagine, c’è un elemento attivo, un transistor. Il bias del transistor rimane acceso tutto il tempo. A causa di questo mai spegnere caratteristica, Classe A amplificatore fornisce una migliore ad alta frequenza e feedback loop stabilità. Oltre a questi vantaggi, l’amplificatore in classe A è facile da costruire con un componente a dispositivo singolo e un numero minimo di parti.
Nonostante i vantaggi e l’elevata linearità, certamente, ha molte limitazioni., A causa della natura di conduzione continua, l’amplificatore di classe A introduce una perdita di potenza elevata. Inoltre, a causa dell’elevata linearità, l’amplificatore di classe A fornisce distorsioni e rumori. L’alimentazione e la costruzione di polarizzazione richiedono un’attenta selezione dei componenti per evitare rumori indesiderati e ridurre al minimo la distorsione.
A causa della perdita di potenza elevata in classe A amplificatore, emette calore e richiede maggiore spazio dissipatore di calore. L’efficienza è molto scarsa negli amplificatori in Classe A, teoricamente, l’efficienza varia tra il 25 e il 30% se usato con la configurazione usuale., L’efficienza può essere migliorata usando la configurazione accoppiata induttivamente ma l’efficienza in tal caso non è superiore al 45-50%, quindi è adatta solo per scopi di amplificazione a basso segnale o basso livello di potenza.
Amplificatore in classe B
L’amplificatore in classe B è un po ‘ diverso dalla Classe A. Viene creato utilizzando due dispositivi attivi che conducono metà del ciclo effettivo, cioè 180 gradi del ciclo. Due dispositivi forniscono l’azionamento corrente combinato per il carico.
Nell’immagine qui sopra, è stata mostrata una configurazione ideale dell’amplificatore in Classe B., Consiste di due dispositivi attivi che vengono prevenuti uno per uno durante il mezzo ciclo positivo e negativo dell’onda sinusoidale e quindi il segnale viene spinto o tirato al livello amplificato sia dal lato positivo che da quello negativo e combinano il risultato che otteniamo ciclo completo attraverso l’uscita. Ogni dispositivo acceso o diventato attivo metà del ciclo, e grazie a questo l’efficienza viene migliorata, rispetto al 25-30% di efficienza di classe A amplificatore, fornisce più del 60% di efficienza teoricamente. Possiamo vedere ogni ingresso dispositivo e segnale di uscita grafico nell’immagine qui sotto., L’efficienza non è superiore al 78% per l’amplificatore in classe B. La dissipazione di calore è minimizzata in questa classe che fornisce uno spazio basso del dissipatore di calore.
Ma questa classe ha anche limitazioni. Una limitazione molto profonda di questa classe è la distorsione di crossover. Poiché due dispositivi forniscono ciascuna metà delle onde sinusoidali che sono combinate e unite attraverso l’uscita, c’è una mancata corrispondenza (cross over) nella regione, dove due metà sono combinate. Questo perché quando un dispositivo completa il mezzo ciclo, l’altro deve fornire la stessa potenza quasi allo stesso tempo quando l’altro finisce il lavoro., È difficile correggere questo errore nell’amplificatore in classe A poiché durante il dispositivo attivo l’altro dispositivo rimane completamente inattivo. L’errore fornisce una distorsione nel segnale di uscita. A causa di questa limitazione, si tratta di un grave errore per l’applicazione amplificatore audio di precisione.
Amplificatore di classe AB
Un approccio alternativo per superare la distorsione cross-over, è quello di utilizzare l’amplificatore AB. L’amplificatore di classe AB utilizza l’angolo di conduzione intermedio di entrambe le classi A e B, quindi possiamo vedere la proprietà sia dell’amplificatore di classe A che di classe B in questa classe AB di topologia dell’amplificatore., Come classe B, ha la stessa configurazione con due dispositivi attivi che conduce durante la metà dei cicli singolarmente, ma ogni dispositivo polarizzato in modo diverso in modo da non ottenere completamente fuori durante il momento inutilizzabile (crossover momento). Ogni dispositivo non lascia la conduzione immediatamente dopo aver completato la metà della forma d’onda sinusoidale, ma conduce una piccola quantità di input su un altro mezzo ciclo. Utilizzando questa tecnica di polarizzazione, la mancata corrispondenza del crossover durante la zona morta viene drasticamente ridotta.,
Ma in questa configurazione, l’efficienza è ridotta in quanto la linearità dei dispositivi è compromessa. L’efficienza rimane superiore all’efficienza del tipico amplificatore in classe A, ma è inferiore al sistema di amplificatori in classe B. Inoltre, i diodi devono essere scelti con cura con la stessa identica valutazione e devono essere posizionati il più vicino possibile al dispositivo di uscita. In alcune costruzioni di circuiti, i progettisti tendono ad aggiungere un resistore di piccolo valore per fornire corrente di riposo stabile attraverso il dispositivo per ridurre al minimo la distorsione attraverso l’uscita.,
Amplificatore di classe C
A parte la classe A, B, e AB amplificatore, c ‘ è un altro amplificatore di classe C. Si tratta di un amplificatore tradizionale che funziona in modo diverso rispetto agli altri amplificatori classi. Classe C amplificatore è sintonizzato amplificatore che funziona in due diverse modalità di funzionamento, sintonizzati o untuned. L’efficienza dell’amplificatore di classe C è molto più di A, B e AB. Massimo 80% di efficienza può essere raggiunto in radio frequenza correlati operazioni
amplificatore di classe C utilizza meno di 180 gradi angolo di conduzione., Durante la modalità untuned, la sezione tuner viene omessa dalla configurazione dell’amplificatore. In questa operazione, amplificatore di classe C dà anche enorme distorsione attraverso l’uscita.
Quando il circuito è esposto a un carico sintonizzato, il circuito blocca il livello di polarizzazione dell’uscita con la tensione di uscita media uguale alla tensione di alimentazione. L’operazione sintonizzata è chiamata clamper. Durante questa operazione, il segnale ottiene la sua forma corretta e la frequenza centrale è diventata meno distorta.
Negli usi tipici, amplificatore di classe C dà 60-70% di efficienza.,
Amplificatore in classe D
Amplificatore in classe D è un amplificatore di commutazione che utilizza modulazione di larghezza di impulso o PWM. L’angolo di conduzione non è un fattore in tal caso come il segnale di ingresso diretto viene modificato con una larghezza di impulso variabile.
In questo sistema di amplificatori in classe D, il guadagno lineare non è accettato in quanto funzionano proprio come un tipico interruttore che ha solo due operazioni, ON o OFF.,
Prima di elaborare il segnale di ingresso, il segnale analogico viene convertito in un flusso di impulsi da varie tecniche di modulazione e quindi viene applicato al sistema amplificatore. Poiché la durata degli impulsi è correlata al segnale analogico, viene nuovamente ricostruita utilizzando il filtro passa basso attraverso l’uscita.
amplificatore di classe D è la più alta potenza efficiente classe amplificatore in A, B, AB, e C e D segmento. Ha una dissipazione del calore più piccola, quindi è necessario un piccolo dissipatore di calore. Il circuito richiede vari componenti di commutazione come MOSFET che ha bassa resistenza.,
È una topologia ampiamente utilizzata nei lettori audio digitali o nel controllo dei motori. Ma dovremmo tenere a mente che non è un convertitore digitale. Sebbene, per frequenze più elevate, l’amplificatore in classe D non sia una scelta perfetta in quanto ha limitazioni di larghezza di banda in pochi casi a seconda delle capacità del filtro passa-basso e del modulo convertitore.
Altre classi di amplificatori
Oltre agli amplificatori tradizionali, ci sono poche altre classi, che sono classe E, Classe F, Classe G e H.,
Amplificatore di classe E è un amplificatore di potenza altamente efficiente che utilizza topologie di commutazione e funziona in radiofrequenze. Un elemento di commutazione unipolare e la rete reattiva sintonizzata sono il componente principale da utilizzare con l’amplificatore in classe E.
La classe F è un amplificatore ad alta impedenza rispetto alle armoniche. Può essere guidato usando onda quadra o onda sinusoidale. Per l’ingresso onda sinusoidale, questo amplificatore può essere sintonizzato utilizzando un induttore e può essere utilizzato per aumentare il guadagno.
Classe G utilizzare rail switching per diminuire il consumo di energia e per migliorare le prestazioni di efficienza., E la Classe H è la versione ulteriormente migliorata della Classe G.
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