Pracovný obvod a aplikácie zosilňovača triedy A

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Už sme diskutovali o triedy a klasifikácie výkonových zosilňovačov v našich predchádzajúcich článkoch. Obvody zosilňovača výkonu sa používajú na dodanie vysokého výkonu na pohon záťaže, ako sú reproduktory. Výkonové zosilňovače sú klasifikované na základe ich prevádzkového režimu, ktorý je časťou vstupného cyklu, počas ktorého sa predpokladá tok kolektorového prúdu. Na tomto základe sú výkonové zosilňovače klasifikované takto: V tomto článku sa budeme podrobne zaoberať zosilňovačom triedy A.

Výkonové zosilňovače (veľký signál) sa spravidla používajú vo výstupných stupňoch systému zvukových zosilňovačov na riadenie záťaže reproduktora. Typický reproduktor má impedanciu medzi 4 Ω a 8 Ω, takže výkonový zosilňovač musí byť schopný dodávať vysoké špičkové prúdy potrebné na napájanie nízkoimpedančného reproduktora.




Výkonový zosilňovač triedy A.

Ak v zosilňovači triedy A preteká prúd kolektora vždy počas celého cyklu vstupného signálu, je výkonový zosilňovač známy ako zosilňovač triedy A. Pre vyššie výkonové stupne sa používa menej, pretože má zlú účinnosť.

Účelom predpätia triedy A je dosiahnuť, aby bol zosilňovač relatívne bez šumu vytvorením priebehu signálu z oblasti od 0 do 0,6 v, kde je vstupná charakteristika tranzistora nelineárna.



Konštrukcia zosilňovača triedy A produkuje dobrý lineárny zosilňovač, ale väčšinu energie produkuje zosilňovač plytvá vo forme tepla. Pretože tranzistory v zosilňovači triedy A sú po celý čas skreslené dopredu, bude cez ne pretekať málo prúdu, aj keď nie je k dispozícii žiadny vstupný signál, a to je hlavný dôvod jeho nízkej účinnosti. Schéma zapojenia výkonového zosilňovača triedy A s priamym prepojením je znázornená na obrázku nižšie.

Zosilňovač triedy A spojený s transformátorom

Zosilňovač triedy A spojený s transformátorom

Vyššie uvedený obvod je priamo spojený zosilňovač triedy A. Zosilňovač, kde je záťaž spojená s výstupom z tranzistor pomocou transformátora sa nazýva priamo spojený zosilňovač.


Použitím techniky transformátora je možné do značnej miery zvýšiť účinnosť zosilňovača. Spojovací transformátor poskytuje dobré impedančné prispôsobenie medzi záťažou a výstupom a je hlavným dôvodom zlepšenej účinnosti.

Všeobecne platí, že prúd preteká cez odporovú záťaž kolektora, čo v ňom spôsobí plytvanie jednosmerným prúdom. Výsledkom je, že sa tento jednosmerný výkon rozptýlil v záťaži vo forme tepla a neprispieva k žiadnemu výstupnému striedavému napájaniu.

Preto sa neodporúča prechádzať prúdom cez výstupné zariadenie (napr. Reproduktor) priamo.

Z tohto dôvodu sa uskutočnilo špeciálne usporiadanie pomocou vhodného transformátora na pripojenie záťaže k zosilňovaču, ako je uvedené vo vyššie uvedenom obvode.

Obvod má rezistory rozdeľovača potenciálu R1 a R2, predpäťový a obtokový odpor emitora Re, ktoré sa používajú na stabilizáciu obvodu. Obtokový kondenzátor emitora CE a odpor emitora Re sú zapojené paralelne, aby sa zabránilo striedavému napätiu.

Vstupný kondenzátor Cin ( Spojovací kondenzátor ) slúži na spojenie vstupného striedavého napätia s bázou tranzistora a blokuje jednosmerný prúd z predchádzajúcej fázy.

TO stupňovitý transformátor vybavené vhodným prevodovým pomerom na spojenie vysokoimpedančného kolektora s nízkoimpedančným zaťažením.

Zosúladenie impedancie zosilňovača triedy A.

Zosúladenie impedancie je možné dosiahnuť tak, že sa výstupná impedancia zosilňovača rovná vstupnej impedancii záťaže. Toto je dôležitý princíp pre prenos maximálneho výkonu (v súlade s vetou o maximálnom výkone).

Tu je možné dosiahnuť prispôsobenie impedancie výberom počtu závitov primárneho obvodu tak, aby sa jeho čistá impedancia rovnala výstupnej impedancii tranzistora, a výberom počtu závitov sekundárneho obvodu tak, aby sa jeho čistá impedancia rovnala vstupnej impedancii reproduktora.

Výstupné charakteristiky výkonového zosilňovača triedy A.

Na nasledujúcom obrázku môžeme pozorovať, že bod Q je umiestnený presne v strede línie zaťaženia striedavým prúdom a tranzistor vedie pre každý bod vstupného tvaru vlny. Teoretická maximálna účinnosť výkonového zosilňovača triedy A je 50%.

Výstupné charakteristiky zosilňovača triedy A - záťažové vedenie striedavého prúdu

Výstupné charakteristiky zosilňovača triedy A - záťažové vedenie striedavého prúdu

V praxi môže byť pomocou kapacitnej väzby a indukčných záťaží (reproduktorov) účinnosť znížená až na 25%. To znamená, že 75% energie odobratej zosilňovačom z napájacieho vedenia je zbytočných.

Väčšina premrhanej energie sa stráca vo forme tepla na aktívnych prvkoch (tranzistor). Výsledkom je, že aj stredne výkonný výkonový zosilňovač triedy A vyžaduje veľké napájanie a veľký chladič.

Výhody a nevýhody priamo prepojeného zosilňovača triedy A.

Výkonové zosilňovače používame na rôzne účely, v závislosti od obmedzenia. Každý zosilňovač triedy má svoje vlastné výhody a nevýhody, pokiaľ ide o spoľahlivosť a účinnosť.

Výhody zosilňovača triedy A.

  • Má vysokú vernosť kvôli presnej výstupnej replike vstupného signálu.
  • Vylepšila sa vysokofrekvenčná odozva, pretože aktívne zariadenie je zapnuté na plný úväzok, t. J. Na jeho zapnutie nie je potrebný žiadny čas.
  • Neexistuje žiadne skreslenie výhybky, pretože aktívne zariadenie vedie po celý cyklus vstupného signálu.
  • Konfiguráciu s jedným koncom je možné ľahko a prakticky realizovať v zosilňovači triedy A.

Nevýhody zosilňovača triedy A.

  • Vzhľadom na veľký zdroj energie a chladič je zosilňovač triedy A nákladný a objemný.
  • Má zlú účinnosť.
  • Kvôli väzbe transformátora nie je frekvenčná odozva taká dobrá.

Aplikácie zosilňovača triedy A.

  • Zosilňovač triedy A je vhodnejší pre vonkajšie hudobné systémy, pretože tranzistor reprodukuje celý zvukový priebeh bez toho, aby bol kedykoľvek prerušený. Výsledkom je, že zvuk je veľmi jasný a lineárnejší, to znamená, že obsahuje oveľa nižšie úrovne skreslenia.
  • Zvyčajne sú veľmi veľké a ťažké a na výstupný výkon wattu vyprodukujú takmer 4 - 5 wattov tepelnej energie. Preto sú veľmi horúce a potrebujú veľa vetrania. Nie sú teda vôbec ideálne pre auto a v domácnosti sú zriedka prijateľné.

Dúfam, že sa vám všetkým tento článok páči. V prípade akýchkoľvek otázok, návrhov alebo Najnovšie elektronické projekty informácie, prosím komentár nižšie. Vždy si vážime vaše návrhy.