Класовете и класификацията на усилвателите с техните приложения

Класовете и класификацията на усилвателите с техните приложения

В по-ранни дни, преди изобретяването на електронни усилватели , свързаните въглеродни микрофони се използват като сурови усилватели в телефонни ретранслатори. Първото електронно устройство, което практически се усилва, е вакуумната тръба Audion, изобретена от Lee De Forest през 1906 г. Терминът усилвател и усилване са от латинската дума amplificare за разширяване или увеличаване. Вакуумната тръба е единственото опростяващо устройство от 40 години и доминиращата електроника до 1947 г. Когато първият BJT беше на пазара, той създаде нова революция в електрониката и е първото преносимо електронно устройство като транзисторно радио, разработено през 1954 г. Тази статия разглежда класовете и класификацията на усилвателите.



Какво е усилвател и класификация на усилвателите?

Просто усилвателите се наричат ​​усилвател. Усилвателят е електронно устройство, използвано за увеличаване на сигнала на ток, напрежение и мощност. Функцията на усилвателя е чрез използване на захранването от захранването и по-голяма надморска височина, той контролира изходния сигнал с помощта на входния сигнал. Усилвателят модулира изхода на захранването въз основа на свойствата на входния сигнал. Усилвателят е съвсем противоположен на атенюатор, ако усилвателят осигурява усилване, следователно атенюаторът осигурява загуба. Усилвателят също е отделна част от електрическата верига което продължава с другото устройство.


Усилвател

Усилвател



Усилвател се използва във всички електронни съоръжения. Усилвателите могат да бъдат категоризирани в различни типове. Първият е от подобрената честота на електронния сигнал. Следващият е аудио усилвателят и усилва сигнала в диапазона по-малък от 20 kHz, а RF усилвателят усилва радиочестотните диапазони от 20 kHz до 300 KHz. Последното е текущото качество и напрежението се усилва

Съществуват различни видове усилватели, включващи усилвател на ток, усилвател на напрежение или усилвател с транспроводимост и усилвател за транс-съпротивление. В днешно време повечето от усилвателите, използвани на пазара, са транзистори, но вакуумните лампи също се използват в някои приложения.



Класификация на усилвателите

The класификация на усилвателите е показано по-долу

  • Входна и изходна променлива
  • Общ терминал
  • Едностранни и двустранни
  • Обръщане и неинвертиране
  • Метод на междинно свързване
  • Честотен диапазон
  • Функция

Входна и изходна променлива

Електронният усилвател използва само една променлива, т.е.ток или напрежение. Може да е ток или напрежение може да се използва във входа или в изхода. Има четири типа усилватели и които зависят от източника, използван като линеен анализ.


Вход изход Зависим източник Тип усилвател Печелете единици

Аз

Аз

Текущо контролиран източник на ток CCCSУсилвател на токБез единици

Аз

V

Източник на напрежение с контролирано напрежение CCVSТрансистентен усилвателОм

V

Аз

Източник на ток с контролирано напрежение VCCSУсилвател за транспроводимостСименс

V

V

Източник на напрежение с контролирано напрежение VCVSУсилвател на напрежениеБез единици

Общ терминал

Класификацията на усилвателя се основава на терминала на устройството, който е общ за входната и изходната верига. В биполярния кръстовищен транзистор има три класа, а именно. общ емитер, обща база и общ колектор. В случай че Транзистор с полеви ефекти , той има съответните конфигурации като общ източник, общ портал и общ дренаж. Общият излъчвател е най-често за осигуряване на усилване на напрежение, приложено между базата и излъчвателя. Входният сигнал е между колектора и емитера е обърнат, той е спрямо входа. Общата колекторна верига се нарича като излъчвател, последовател на източника и катод.

Едностранни и двустранни

Усилвателят, чийто изход не показва обратна връзка към входната страна, се нарича едностранно. Едностранният усилвател на входния импеданс е независим от натоварването, а изходният импеданс е независим импеданс на източника на сигнал.

Усилвателят, който използва обратната връзка, за да свърже част от изхода обратно към входа, се нарича двустранен усилвател. Входният импеданс на двустранния усилвател зависи от товара и изходния импеданс на импеданса на източника. Линейните едностранни и двустранни усилватели са обозначени като две портови мрежи.

Обръщане и неинвертиране

При това класификацията на усилвател използва фазовата връзка на входния сигнал към изходния сигнал. Инвертиращият усилвател дава изход от 180 градуса извън фазата с входния сигнал.

Неинвертиращият усилвател продължава фазата на сигналите на входния сигнал, а излъчвателят е неинвертиращ усилвател. Следващото напрежение се нарича неинвертиращ усилвател и има единично усилване.

Метод на междинно свързване

Този тип усилвател се класифицира чрез метода на свързване на сигнала на входа, изхода и между етапите. Съществуват различни видове методи в усилвателя за междинно свързване.

  • Резистивно-капацитивен свързващ усилвател
  • Индуктивно-капацитивен свързващ усилвател
  • Трансформиран свързващ усилвател
  • Усилвател с директно свързване

Класове на усилватели

Има различни типове класове усилватели, споменати по-долу

  • Усилвател клас А
  • Усилвател клас В
  • Усилвател клас С
  • Усилвател клас D
  • Усилвател клас AB
  • Усилвател клас F
  • Усилвател клас S
  • Усилвател клас R

Усилвател клас А

Усилвателите от клас А са просто проектирани усилватели и този усилвател е най-често използваните усилватели. По принцип усилвателите от клас А са най-добрият клас усилватели поради ниските нива на изкривяване. Този усилвател е най-добрият в аудио звуковата система и в повечето от звуковата система се използва усилвател клас А. Усилвателите от клас А се формират от устройствата на изходния етап, които са предубедени за работа от клас А. Чрез сравняване на усилвателите от останалите класове с усилвателите от клас А има най-висока линейност.

Усилвател клас А

Усилвател клас А

За да се получи висока линейност и печалба в усилвател клас А, изходът на усилвател клас А трябва да бъде включен за всяко време. Следователно се казва, че усилвателят е като усилвател от клас А. Идеалният ток с нулев сигнал в изходния етап трябва да бъде равен или по-голям от максималния ток на натоварване, необходим за генериране на повече количество сигнал.

Предимства

  • Той елиминира нелинейното изкривяване
  • Той има ниско напрежение на пулсации
  • Не изисква никаква честотна компенсация
  • Няма кръстосани и превключващи изкривявания
  • Има усилване на напрежението и тока с ниско хармонично изкривяване

Недостатъци

  • Трансформаторите, използвани в този усилвател, са насипни и имат висока цена
  • Изискването му за два еднакви транзистора

Усилвател клас B

Усилвателите от клас В са положителните и отрицателните половини на сигналите, които се разпределят към различните части на веригите и изходното устройство се включва и изключва непрекъснато. Основните усилватели от клас B се използват в два допълнителни транзистора, които са FET и биполярни. Тези два транзистора на всяка половина на формата на вълната с нейния изход са конфигурирани в подреждане тип push-pull. Следователно всеки усилвател е само половината от изходната форма на вълната.

Усилвател клас B

Усилвател клас B

В усилвателя от клас В, ако входният сигнал е положителен, тогава положително пристрастеното поведение на транзистора и отрицателният транзистор се изключват. Ако входният сигнал е отрицателен, тогава положителният транзистор се изключва и отрицателният пристрастен транзистор се включва. Следователно транзисторът провежда половината от времето, каквото и да е, като положителен или отрицателен половин цикъл на входния сигнал.

Предимства

  • Известно количество изкривяване във веригата дава повече изход на устройство, тъй като липсват равномерни хармоници
  • Използването на push-pull система в усилвател клас B елиминира равномерната хармоника

Недостатъци

  • В усилвателя от клас В има силно хармонично изкривяване
  • В този усилвател няма нужда от самостоятелно пристрастие

Приложения

  • Усилвателите от клас B се използват в евтин дизайн
  • Този усилвател е по-важен от усилвателя от клас А.
  • Усилвателят от клас B страда от лошото изкривяване, ако нивото на сигнала е ниско

Усилвател от клас AB

Класът AB е комбинацията от усилвател клас A и клас B. Използват се усилвателите от клас AB често в аудио усилвателите . От диаграмата двата транзистора имат малкото напрежение, което е 5 до 10% от тока в покой и отклонението на транзистора точно над граничната точка. Тогава устройството може да бъде FET или биполярно ще бъде включено за повече от половината от цикъла, но е по-малко от пълния цикъл на входния сигнал. Следователно, в конструкцията на усилвателя клас AB всеки от издърпващите транзистори провежда малко повече от половината цикъл на проводимост в клас B, но много по-малко от пълния цикъл на проводимост от клас A.

Усилвател от клас AB

Усилвател от клас AB

Ъгълът на проводимост на усилвателя от клас AB е между 1800 и 3600, което зависи от точката на отклонение. Предимството на малкото напрежение на отклонение е да се даде последователно съпротивление и диод.

Предимства

  • Класът AB има линейно поведение
  • Дизайнът на този усилвател е много прост
  • Изкривяването на този усилвател е по-малко от 0,1%
  • Качеството на звука на този звук е много високо

Недостатъци

  • Разсейването на мощността на този усилвател генерира топлина и изисква голямо количество радиатор
  • Този усилвател има ниска енергийна ефективност и средната ефективност е по-малка от 50%

Приложения

Усилвателите от клас AB се използват в hi-fi системи.

Усилвател клас C

The дизайн на усилвател клас С има голяма ефективност и лоша линейност. В предишните усилватели обсъдихме класа A, B и AB са линейните усилватели. Усилвателят от клас С е дълбоко пристрастен, поради което изходният ток е нулев за повече от половината от входния сигнал и транзистора на празен ход в точката на прекъсване. Поради сериозното изкривяване на звука, усилвателите от клас С са високочестотни трептения на синусоида.

Усилвател клас C

Усилвател клас C

Предимства

  • Ефективността на усилвателя от клас С е висока
  • В усилвател клас С физическият размер е нисък за дадената мощност o / p

Недостатъци

  • Линейността на усилвателя от клас С е ниска
  • Усилвателите от клас С не се използват в аудио усилвателите
  • Динамичният обхват на усилвателя клас c е намален
  • Усилвателят от клас C ще произвежда повече RF интерфейси

Приложения

Този усилвател се използва в RF усилвателите

Усилвател клас D

Усилвателят от клас D е нелинейни превключващи усилватели или PWM усилватели. Този усилвател може теоретично да достигне 100% ефективност и няма период по време на цикъла. Напрежението и токовите форми на припокриващите се токове се припокриват само с помощта на транзистор, който е в състояние ON. Тези усилватели се наричат ​​още цифрови усилватели.

Усилвател клас D

Усилвател клас D

Предимства

  • Усилвателят от клас D има по-голяма ефективност, която е повече от 90%
  • При усилвателите от клас D има разсейване с ниска мощност

Недостатъци

Дизайнът на усилвателя от клас D е по-сложен от усилвателя от клас AB.

Приложения

  • Този усилвател се използва в звуковите карти на мобилните устройства и персоналните компютри
  • Тези усилватели се използват в автомобилите на аудио усилватели за субуфер.
  • Днес в повечето приложения тези усилватели използват.

Усилвател клас F

Усилвателите F се използват за увеличаване на ефективността и изхода от хармоничните резонатори под формата на изходна мрежа и за оформяне на изходната форма на вълната в квадратна вълна. Усилвателите от клас F имат повече от 90% ефективност, ако се използва безкрайна хармонична настройка.

Усилвател клас F

Усилвател клас F

Усилвател клас S

Усилвателите от клас S са подобни операции на усилвателите от клас D. Тези усилватели са усилватели с нелинеен превключващ режим. Той преобразува аналоговите входни сигнали в цифровите импулси с квадратна вълна, като използва делта-сигма модулациите. Той ги усилва, за да увеличи изходната мощност с помощта на лентов филтър. Цифровият сигнал на превключващия усилвател е напълно в състояние ВКЛ или ИЗКЛ и неговата ефективност може да достигне 100%.

Усилвател клас S

Усилвател клас S

Усилвател клас Т

Усилвателите от клас Т са проектирани с тип цифрови комутационни усилватели. В наши дни тези усилватели станаха по-популярни като дизайн на аудио усилвател поради разширението на DSP чипа и многоканалния усилвател на звука. Този усилвател преобразува сигнала от аналогов сигнал в цифрово-импулсен модулационен сигнал и усилването увеличава ефективността на усилвателите. Усилвателите от клас Т са комбинацията от сигнал с ниско изкривяване на усилвател от клас AB, а другият е ефективността на усилвателя от клас D.

Усилвател клас Т

Усилвател клас Т

Усилвател клас G

Усъвършенстването на усилвател от клас G е основата на усилвателя от клас AB. Усилвател от клас G, използван в множество релси за захранване с различни напрежения. Автоматично превключва между захранващите релси при промяна на входния сигнал. Контактното превключване намалява средната консумация на енергия, поради което загубата на мощност се получава от загубената топлина. Долната схема на схемата показва усилвател от клас G.

Усилвател клас G

Усилвател клас G

Тази статия описва класификацията на усилвателите. Освен това при всякакви запитвания, почувствали нещо пропуснато, искате да знаете каквато и да е информация по дадена тема, моля, уведомете ме, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас, Какви са функциите на различните видове усилватели?

Кредити за снимки: