în electronică, amplificatorul este cel mai frecvent utilizat dispozitiv de circuit cu posibilități uriașe de aplicare. În electronice audio legate de preamplificator și amplificatoare de putere sunt două tipuri diferite de sisteme de amplificare, care sunt utilizate în scopuri legate de amplificare a sunetului. Dar, în afară de acest scop specific aplicației, există diferențe uriașe în diferite tipuri de amplificatoare, în principal în amplificatoarele de putere., Deci, aici vom explora diferite clase de amplificatoare împreună cu avantajele și dezavantajele lor.
clasificările amplificatoarelor folosind litere
clasele amplificatorului sunt identitatea performanței și caracteristicilor amplificatorului. Diferite tipuri de amplificatoare de putere oferă răspunsuri diferite la trecerea curentului prin ele. Conform specificațiilor lor, amplificatoarelor li se atribuie diferite litere sau alfabete care reprezintă clasele lor. Există diferite clase de amplificatoare pornind de la A, B, C, AB, D, E, F, T etc., Din aceste clase, cele mai frecvent utilizate clase de amplificatoare audio sunt A, B, AB, C. alte clase sunt amplificatoare moderne care folosesc topologii de comutare și tehnica PWM (Pulse Width Modulation) pentru a conduce sarcina de ieșire. Uneori, versiunea îmbunătățită a claselor tradiționale sunt atribuite o scrisoare pentru a le clasifica ca o clasă diferită de amplificator, cum ar fi clasa G amplificator este o clasă de amplificator modificat de clasa B sau clasa AB amplificator.
clasele amplificatorului reprezintă proporția ciclului de intrare atunci când curentul este trecut prin amplificator., Ciclul de intrare este unghiul de conducere derivă din conducerea undelor sinusoidale în intrarea amplificatorului. Acest unghi conductor este foarte proporțional cu amplificatoarele la timp în timpul unui ciclu complet. Dacă amplificatorul este întotdeauna pornit în timpul unui ciclu, unghiul de conducere va fi de 360 de grade. Deci, dacă un amplificator oferă un unghi de conducere de 360 de grade, atunci amplificatorul a folosit semnalul de intrare complet și elementul activ efectuat prin perioada de timp de 100% a unui ciclu sinusoidal complet.,
mai jos, vom demonstra clasele tradiționale de amplificator de putere variind de la clasa A, B, AB și C și, de asemenea, vom demonstra amplificatorul de clasă D, care este utilizat pe scară largă în modelele de comutare. Aceste clase nu sunt utilizate numai în amplificator de putere, dar, de asemenea, utilizate în circuite de amplificatoare Audio.
clasa a amplificator
clasa a amplificator este un amplificator de mare câștig cu liniaritate ridicată. În cazul amplificatorului de clasa A, unghiul de conducere este de 360 de grade. După cum am menționat mai sus, un unghi de conducere de 360 de grade înseamnă că dispozitivul amplificator rămâne activ pentru tot timpul și utilizează semnal de intrare complet., În imaginea de mai jos este prezentat un amplificator ideal de clasă A.
după cum putem vedea în imagine, există un element activ, un tranzistor. Părtinirea tranzistorului rămâne tot timpul. Datorită acestei caracteristici nu opriți niciodată, amplificatorul de clasă A oferă o mai bună stabilitate a buclei de înaltă frecvență și feedback. În afară de aceste avantaje, amplificatorul de clasă A este ușor de construit cu o componentă cu un singur dispozitiv și un număr minim de piese.în ciuda avantajelor și liniarității ridicate, cu siguranță, are multe limitări., Datorită naturii conductoare continue, amplificatorul de clasă A introduce pierderi mari de putere. De asemenea, datorită linearității ridicate, amplificatorul de clasă A oferă distorsiuni și zgomote. Sursa de alimentare și construcția prejudecată necesită o selecție atentă a componentelor pentru a evita zgomotul nedorit și pentru a minimiza distorsiunea.din cauza pierderii mari de putere în amplificatorul de clasa A, acesta emite căldură și necesită un spațiu mai mare al radiatorului. Eficiența este foarte slabă în amplificatoarele de clasă A, teoretic, eficiența variază între 25 și 30% dacă este utilizată cu configurația obișnuită., Eficiența poate fi îmbunătățită folosind configurația cuplată inductiv, dar eficiența în acest caz nu este mai mare de 45-50%, astfel este adecvată numai pentru scopuri de amplificare a semnalului scăzut sau a nivelului redus de putere.amplificatorul de clasa B este un pic diferit de clasa A. Acesta este creat folosind două dispozitive active care conduc jumătate din ciclul real, adică 180 de grade ale ciclului. Două dispozitive oferă unitate de curent combinat pentru sarcina.
în imaginea de mai sus, a fost afișată o configurație ideală a amplificatorului de clasă B., Se compune din două dispozitive active care se părtinitoare unul câte unul în timpul ciclului pozitiv și negativ jumătate de undă sinusoidală și, astfel, semnalul devine împins sau tras la nivelul amplificat din partea pozitivă și negativă și se combină rezultatul vom obține ciclu complet peste ieșire. Fiecare dispozitiv pornit sau a devenit jumătate activă a ciclului,și din acest motiv eficiența devine îmbunătățită, comparativ cu 25-30% eficiența de clasa a amplificator, acesta oferă mai mult de 60% eficiență teoretic. Putem vedea fiecare grafic de semnal de intrare și ieșire a dispozitivului în imaginea de mai jos., Eficiența nu este mai mare de 78% pentru amplificatorul de clasa B. Disiparea căldurii este minimizată în această clasă, oferind un spațiu redus al radiatorului.
dar, această clasă au, de asemenea, limitarea. O limitare foarte profundă a acestei clase este distorsiunea crossover. Deoarece două dispozitive furnizează fiecare jumătate din undele sinusoidale care sunt combinate și unite de-a lungul ieșirii, există o nepotrivire (încrucișare) în regiune, unde două jumătăți sunt combinate. Acest lucru se datorează faptului că atunci când un dispozitiv completează jumătatea ciclului, celălalt trebuie să furnizeze aceeași putere aproape în același timp când celălalt termină lucrarea., Este dificil să remediați această eroare în amplificatorul de clasă A, deoarece în timpul dispozitivului activ celălalt dispozitiv rămâne complet inactiv. Eroarea oferă o denaturare a semnalului de ieșire. Datorită acestei limitări, este un eșec major pentru aplicarea amplificatorului audio de precizie.
amplificator de clasă AB
o abordare alternativă pentru a depăși distorsiunea încrucișată este utilizarea amplificatorului AB. Amplificatorul de clasă AB utilizează unghiul de conducere intermediar al ambelor clase A și B, astfel putem vedea proprietatea atât a amplificatorului de clasă A, cât și a amplificatorului de clasă B în această clasă AB de topologie a amplificatorului., La fel ca clasa B, are aceeași configurație cu două dispozitive active care se desfășoară în jumătate din cicluri individual, dar fiecare dispozitiv este părtinitor diferit, astfel încât să nu se oprească complet în timpul momentului inutilizabil (momentul crossover). Fiecare dispozitiv nu părăsește conducerea imediat după terminarea jumătății formei de undă sinusoidală, în schimb efectuează o cantitate mică de intrare pe o altă jumătate de ciclu. Folosind această tehnică de biasing, nepotrivirea încrucișată în timpul zonei moarte este redusă dramatic.,
dar în această configurație, eficiența este redusă pe măsură ce liniaritatea dispozitivelor este compromisă. Eficiența rămâne mai mare decât eficiența amplificatorului tipic de clasă A, dar este mai mică decât sistemul amplificator de clasă B. De asemenea, diodele trebuie alese cu grijă cu aceeași notă și trebuie plasate cât mai aproape posibil de dispozitivul de ieșire. În unele construcții de circuite, designerii tind să adauge rezistor de valoare mică pentru a oferi un curent stabil de repaus pe dispozitiv pentru a minimiza distorsiunea la ieșire.,
amplificator de clasă C
În afară de amplificatorul de clasă A, B și AB, există o altă clasă de amplificator C. Este un amplificator tradițional care funcționează diferit decât celelalte clase de amplificatoare. Clasa C amplificator este reglat amplificator care funcționează în două moduri diferite de operare, tuned sau untuned. Eficiența amplificatorului de clasă C este mult mai mare decât A, B și AB. Eficiența maximă de 80% poate fi obținută în operațiile legate de frecvența radio
amplificatorul de clasă C utilizează un unghi de conducere mai mic de 180 de grade., În timpul modului untuned, secțiunea tuner este omisă din configurația amplificatorului. În această operație, amplificatorul de clasă C oferă, de asemenea, o distorsiune uriașă pe ieșire.când circuitul este expus la o sarcină reglată, circuitul fixează nivelul de părtinire la ieșire cu tensiunea medie de ieșire egală cu tensiunea de alimentare. Operațiunea reglată este numită clamper. În timpul acestei operații, semnalul devine forma corectă și frecvența centrală a devenit mai puțin distorsionată.
în utilizări tipice, clasa C amplificator dă 60-70% eficiență.,
amplificator de clasă D
amplificator de clasă D este un amplificator de comutare care utilizează modulația lățimii impulsului sau PWM. Unghiul de conducere nu este un factor în cazul în care semnalul de intrare directă este schimbat cu o lățime variabilă a impulsului.
în acest sistem amplificator de clasa D, câștigul liniar nu este acceptat, deoarece funcționează la fel ca un comutator tipic care are doar două operații, pornit sau oprit.,
înainte de procesarea semnalului de intrare, semnalul analogic este transformat într-un flux de impulsuri prin diferite tehnici de modulare și apoi este aplicat sistemului amplificator. Deoarece durata impulsurilor este legată de semnalul analogic, acesta este din nou reconstruit folosind filtrul de trecere joasă peste ieșire.
amplificatorul de clasă D este cea mai mare clasă de amplificare eficientă din segmentul A, B, AB și C și D. Are o disipare mai mică a căldurii, este nevoie de un radiator mic. Circuitul necesită diverse componente de comutare, cum ar fi MOSFET-urile, care au o rezistență scăzută.,este o topologie utilizată pe scară largă în playerele audio digitale sau în controlul motoarelor. Dar ar trebui să ținem cont de faptul că nu este un convertor Digital. Deși, pentru o frecvență mai mare, amplificatorul de clasă D nu este o alegere perfectă, deoarece are limitări de lățime de bandă în câteva cazuri, în funcție de capacitățile modulului de filtrare și convertor.
alte clase de amplificatoare
altele decât amplificatoarele tradiționale, există mai multe clase, care sunt Clasa E, Clasa F, Clasa G și H.,amplificatorul Clasa E este un amplificator de putere extrem de eficient care utilizează topologii de comutare și funcționează în frecvențe radio. Un element de comutare cu un singur pol și rețeaua reactivă reglată este componenta principală utilizată cu amplificatorul de clasă E.
Clasa F este amplificator de impedanță ridicată în ceea ce privește armonicile. Poate fi condus folosind undă pătrată sau undă sinusoidală. Pentru intrarea undelor sinusoidale, acest amplificator poate fi reglat folosind un inductor și poate fi utilizat pentru a crește câștigul.
Clasa G utilizați comutarea pe șină pentru a reduce consumul de energie și pentru a îmbunătăți performanța eficienței., Și clasa H este versiunea îmbunătățită a clasei G.
Lasă un răspuns