Работа и приложения на усилвател клас А

Вече обсъдихме, класове и класификации на усилвателите на мощност в нашите по-ранни статии. Схемите на усилвателя на мощност се използват за доставяне на висока мощност за задвижване на натоварванията като високоговорители. Усилвателите на мощност се класифицират въз основа на техния режим на работа, който е частта от входния цикъл, през който се очаква да протича токът на колектора. На тази основа усилвателите на мощност са класифицирани, както е дадено по-долу. В тази статия ще обсъдим подробно усилвател клас А.

• Усилвател на мощност клас А
• Усилвател на мощност клас B
• Усилвател на мощност клас C
• Усилвател на мощност клас AB
• Усилватели на мощност от клас D, E, G, S, T (Превключване на усилватели на мощност)

Обикновено усилвателите на мощност (голям сигнал) се използват в изходните етапи на аудио усилвателна система за задвижване на високоговорител. Типичният високоговорител има импеданс между 4Ω и 8Ω, поради което усилвателят на мощност трябва да може да захранва високите пикови токове, необходими за задвижване на високоговорителя с нисък импеданс.

Усилвател на мощност клас А

В усилвател клас А, ако токът на колектора протича през цялото време по време на пълния цикъл на входния сигнал, усилвателят на мощност е известен като усилвател на мощност клас А. Той се използва по-рядко за по-високи мощности, тъй като има ниска ефективност.

Целта на пристрастията от клас А е да направи усилвателя относително свободен от шум, като направи сигналната форма на вълната извън областта между 0v до 0.6v, където входната характеристика на транзистора е нелинейна.

Дизайнът на усилвател клас А създава добър линеен усилвател, но по-голямата част от мощността, произведена от усилвателя отива загуба под формата на топлина. Тъй като транзисторите в усилвателя от клас А през цялото време са пристрастни напред, през тях ще тече малко ток, въпреки че няма входен сигнал и това е основната причина за лошата му ефективност. Схемата на директно свързан усилвател клас A е показана на фигурата по-долу.

Усилвател клас A, свързан с трансформатор

Показаната по-горе схема е директно свързан усилвател от клас А. Усилвател, при който натоварването е свързано към изхода на транзисторът използването на трансформатор се нарича директно свързан усилвател.

Използвайки техника на свързване на трансформатора, ефективността на усилвателя може да бъде подобрена до голяма степен. Свързващият трансформатор осигурява добро съвпадение на импеданса между товара и изхода и това е основната причина за подобрената ефективност.

Обикновено токът протича през съпротивителното натоварване на колектора, което ще доведе до загуба на постоянна мощност в него. В резултат на това тази постоянна мощност се разсейва в товара под формата на топлина и не допринася за изходна AC мощност.

Следователно не е препоръчително да се предава токът през изходното устройство (напр. Високоговорител) директно.

Поради тази причина е направена специална подредба чрез използване на подходящ трансформатор за свързване на товара към усилвателя, както е дадено в горната схема.

Веригата има потенциални разделителни резистори R1 & R2, отклонение и байпасен резистор на емитер Re, използвани за стабилизация на веригата. Кондензаторът на байпаса на емитера CE и резисторът на емитер Re са свързани паралелно, за да се предотврати променливото напрежение.

Входният кондензатор Cin ( Съединителен кондензатор ), използван за свързване на променливо напрежение на входния сигнал към основата на транзистора и блокира постояннотока от предишния етап.

ДА СЕ понижаващ трансформатор снабден с подходящо съотношение на завъртане за свързване на колектора с висок импеданс към натоварване с нисък импеданс.

Съответствие на импеданса на усилвател от клас А

Съответствие на импеданса може да се направи, като изходният импеданс на усилвателя бъде равен на входния импеданс на товара. Това е важен принцип за предаване на максимална мощност (в съответствие с теоремата за максималната мощност).

Тук съвпадението на импеданса може да се постигне чрез избор на броя завъртания на първичната, така че нейният нетен импеданс да е равен на изходния импеданс на транзистора и да се избере броят на завъртанията на вторичния, така че нетният импеданс да е равен на входния импеданс на високоговорителя.

Изходни характеристики на усилвател на мощност клас А

От фигурата по-долу можем да забележим, че Q-точката е поставена точно в центъра на променливотоковата натоварваща линия и транзисторът провежда за всяка точка във входната форма на вълната. Теоретичната максимална ефективност на усилвател на мощност от клас А е 50%.

Характеристики на изходния усилвател от клас А - изходно напрежение

На практика с капацитивното свързване и индуктивните натоварвания (високоговорители) ефективността може да намалее до 25%. Това означава, че 75% от мощността, която черпи усилвателят от захранващата линия, се губи.

По-голямата част от загубената мощност се губи под формата на топлина върху активните елементи (транзистор). В резултат на това дори умерено захранващ усилвател клас А изисква голямо захранване и голям радиатор.

Предимства и недостатъци на директно свързан усилвател клас А

Използваме усилвателите на мощност за различни цели в зависимост от ограниченията. Всеки усилвател на мощност от своя клас има своите предимства и недостатъци според неговата надеждност и ефективност.

Предимства на усилвател клас А

• Той има висока точност поради изходната точна реплика на входния сигнал.
• Той има подобрена високочестотна реакция, тъй като активното устройство е включено на пълен работен ден, т.е.не е необходимо време за включване на устройството.
• Няма кръстосано изкривяване, тъй като активното устройство провежда за целия цикъл на входния сигнал.
• Еднокрайната конфигурация може да бъде лесно и практически реализирана в усилвател клас А.

Недостатъци на усилвател клас А

• Поради голямото захранване и радиатора, усилвателят от клас А е скъп и обемист.
• Той има лоша ефективност.
• Поради трансформаторното свързване честотната характеристика не е толкова добра.

Приложения на усилвател клас А

• Усилвателят от клас А е по-подходящ за музикални системи на открито, тъй като транзисторът възпроизвежда цялата аудио форма, без изобщо да отрязва. В резултат на това звукът е много чист и по-линеен, тоест съдържа много по-ниски нива на изкривяване.
• Те обикновено са много големи, тежки и произвеждат близо 4-5 вата топлинна енергия на ват продукция. Следователно те работят много горещо и се нуждаят от много вентилация. Така че те изобщо не са идеални за кола и рядко приемливи в дома.

Надявам се, че всички харесвате тази статия. За всякакви въпроси, предложения или Последни електронни проекти информация, моля коментирайте по-долу. Винаги оценяваме вашите предложения.