A teljesítményerősítők működési módja szerint vannak kategorizálva, különösen a bemeneti ciklus szegmense és vezetési időtartama szerint. A teljesítményerősítők A, AB, C, D és E osztályba sorolhatók. Ez a cikk átfogó elemzést nyújt az A osztályú erősítőkről.
A osztályú erősítő
Az A osztályú teljesítményerősítő folyamatosan vezeti az áramot a bemeneti jel teljes ciklusa alatt. Alacsony hatékonysága miatt ezt az erősítőosztályt ritkábban használják nagyobb teljesítményű fokozatokban.
Az A osztályú erősítő működési elve
Az A osztályú erősítők fő célja a zaj jelenlétének minimalizálása annak biztosításával, hogy a jel hullámalakja a tranzisztor bemeneti karakterisztikájának nemlineáris tartományán belül maradjon, nevezetesen 0 V és 0,6 V között. Az A osztályú erősítő alapvető elrendezése az alábbiakban látható:
Az A osztályú erősítőkben az erősítő által termelt teljesítmény jelentős része hőként disszipálódik, ami pazarlást eredményez. Az A osztályú erősítők alacsony hatásfokának fő oka a tranzisztorok folyamatos előfeszítése, ami bemeneti jel hiányában is kis áramot eredményez.
Az A osztályú erősítők közvetlenül is csatlakoztathatók. A közvetlen csatolású A osztályú erősítő transzformátor segítségével csatlakoztatja a terhelést a tranzisztor kimenetéhez. A csatolótranszformátor megkönnyíti a hatékony impedanciaillesztést a terhelés és a kimenet között, így jelentős mértékben hozzájárul a hatékonyság növeléséhez.
Az áramkör R1 és R2 feszültségosztó ellenállásokból, valamint előfeszítő ellenállásból és Re emitterből áll, amelyek az áramkör stabilizálását szolgálják. A CE bypass kondenzátor és az Re ellenállás párhuzamosan csatlakozik az emitterhez a tranziens hatások csökkentése érdekében. A bemeneti kondenzátor, más néven csatolókondenzátor (Cin), arra szolgál, hogy a bemeneti jel váltakozó feszültségét a tranzisztor alapjához kapcsolja, miközben megakadályozza az előző fokozatból származó egyenáram áthaladását.
Az áram elvileg a kollektor ellenállásos terhelésén keresztül folyik, ami egyenáram disszipációt eredményez benne. Ezért az egyenáramú (DC) teljesítmény a terhelésen belül hőenergiává alakul át anélkül, hogy váltakozó áramú (AC) teljesítményt generálna. Nem ajánlott azonban az elektromos áramot közvetlenül a kimeneti eszközön keresztül továbbítani. Ezért ennek a célnak az elérése érdekében egy speciális konfigurációt alkalmaznak egy megfelelő transzformátor használatával a terhelés és az erősítő közötti kapcsolat létrehozására, amint az a fent említett diagramon látható.
Impedancia illesztés
Az impedanciaillesztés elérésének folyamata magában foglalja az erősítő kimeneti impedanciájának megváltoztatását oly módon, hogy az illeszkedjen a bemeneti impedanciájához.
Az impedancia illesztése a fő tekercs menetszámának gondos megválasztásával érhető el, hogy annak teljes impedanciája megegyezzen a tranzisztor kimeneti impedanciájával. Hasonlóképpen meg kell választani a szekunder tekercsben a fordulatok számát, hogy a bemeneti impedanciával is megegyező nettó impedanciát hozzunk létre.
Kimeneti jellemzők
Az alábbi diagram alapján nyilvánvaló, hogy a Q-pont pontosan az AC terhelési vonal felezőpontjában helyezkedik el, és a tranzisztor vezetőképes marad a bemeneti hullámforma során. A maximális hatásfok 50% az A osztályú erősítőkben.
A gyakorlati alkalmazásokban a rendszer hatékonysága jelentősen, akár 25%-kal is csökkenthető olyan tényezők miatt, mint a kapacitív csatolás és az induktív terhelések, például a hangszórók jelenléte. Más szavakkal, a teljesítmény csaknem 75%-a az erősítőn belül megy kárba. A teljesítménydisszipáció jelentős része hő formájában megy végbe az aktív komponensekben, különösen a tranzisztorokban.
Következtetés
Az A osztályú erősítők a teljes bemeneti jelet erősítik és vezetik a kimeneten. Megszakítás nélkül működnek, és nagyon egyszerű konfigurációval rendelkeznek. A folyamatos működés miatt azonban hajlamosak az áramveszteségre, és hűtőbordákat igényelnek a fűtési hatások enyhítése érdekében.