We hebben het al besproken, de klassen en classificaties van eindversterkers in onze eerdere artikelen. De vermogensversterkercircuits worden gebruikt om een hoog vermogen te leveren om de belastingen zoals luidsprekers aan te drijven. De vermogensversterkers worden geclassificeerd op basis van hun werkingsmodus, dat wil zeggen het deel van de ingangscyclus waarin de collectorstroom naar verwachting vloeit. Op basis hiervan worden de eindversterkers geclassificeerd zoals hieronder weergegeven. In dit artikel zullen we Klasse A-versterker in detail bespreken.
- Klasse A eindversterker
- Klasse B eindversterker
- Klasse C eindversterker
- Klasse AB eindversterker
- Klasse D, E, G, S, T eindversterkers (Schakelen tussen eindversterkers)
Over het algemeen worden de eindversterkers (groot signaal) gebruikt in de eindtrappen van een audioversterkersysteem om een luidsprekerbelasting aan te sturen. Een typische luidspreker heeft een impedantie tussen 4Ω en 8Ω, dus een eindversterker moet in staat zijn om de hoge piekstromen te leveren die nodig zijn om de luidspreker met lage impedantie aan te sturen.
Klasse A eindversterker
In klasse A-versterker, als de collectorstroom altijd vloeit tijdens de volledige cyclus van het ingangssignaal, staat de eindversterker bekend als klasse A-eindversterker. Het wordt minder gebruikt voor eindtrappen met een hoger vermogen, omdat het een slecht rendement heeft.
Het doel van de klasse A-voorspanning is om de versterker relatief vrij van ruis te maken door de signaalgolfvorm uit het gebied tussen 0v en 0,6v te halen waar de ingangskarakteristiek van de transistor niet-lineair is.
Klasse A versterkerontwerp produceert een goede lineaire versterker, maar het meeste vermogen wordt geproduceerd door de versterker gaat verspilling in de vorm van warmte. Omdat de transistors in een klasse A-versterker de hele tijd voorwaarts voorgespannen zijn, zal er weinig stroom doorheen stromen, ook al is er geen ingangssignaal, en dit is de belangrijkste reden voor het slechte rendement. Het schakelschema van de direct gekoppelde klasse A eindversterker wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Transformator-gekoppelde klasse A-versterker
De hierboven getoonde schakeling is een direct gekoppelde Klasse A-versterker. Een versterker waarbij de belasting is gekoppeld aan de uitgang van de transistor het gebruik van een transformator wordt een direct gekoppelde versterker genoemd.
Met behulp van transformatorkoppelingstechniek kan de efficiëntie van een versterker aanzienlijk worden verbeterd. De koppelingstransformator zorgt voor een goede impedantie-aanpassing tussen de belasting en de output, en het is de belangrijkste reden achter de verbeterde efficiëntie.
Over het algemeen vloeit de stroom door de weerstandsbelasting van de collector, dit zal de verspilling van de gelijkstroom daarin veroorzaken. Als gevolg hiervan verdwijnt dit gelijkstroomvermogen in de belasting in de vorm van warmte en draagt het geen enkel wisselstroomvermogen bij.
Daarom is het niet aan te raden om de stroom rechtstreeks door het uitvoerapparaat (bijv. Luidspreker) te leiden.
Om deze reden wordt een speciale opstelling gedaan door een geschikte transformator te gebruiken voor het koppelen van de belasting aan de versterker zoals gegeven in het bovenstaande circuit.
Het circuit heeft de potentiaaldelerweerstanden R1 en R2, voorspanning en emitter-bypassweerstand Re, die wordt gebruikt voor circuitstabilisatie. De emitter-bypasscondensator CE en de emitterweerstand Re zijn parallel geschakeld om wisselspanning te voorkomen.
De ingangscondensator Cin ( Koppelingscondensator ) gebruikt om de AC-ingangssignaalspanning te koppelen aan de basis van de transistor en blokkeert de DC van de vorige fase.
NAAR step-down transformator voorzien van een geschikte wikkelverhouding om de hoogohmige collector te koppelen aan een laagohmige belasting.
Impedantie-aanpassing van klasse A-versterker
Impedantie-aanpassing kan worden gedaan door de uitgangsimpedantie van de versterker gelijk te maken aan de ingangsimpedantie van de belasting. Dit is een belangrijk principe voor de overdracht van maximaal vermogen (in overeenstemming met de maximale vermogensoverdrachtstelling).
Hier kan de impedantie-aanpassing worden bereikt door het aantal windingen van de primaire te selecteren, zodat de netto-impedantie gelijk is aan de uitgangsimpedantie van de transistor en het aantal windingen van de secundaire te selecteren, zodat de netto-impedantie gelijk is aan de ingangsimpedantie van de luidspreker.
Uitgangskenmerken van klasse A-vermogensversterker
Uit de onderstaande afbeelding kunnen we zien dat het Q-punt precies in het midden van de AC-belastingslijn is geplaatst en dat de transistor geleidt voor elk punt in de ingangsgolfvorm. Het theoretische maximale rendement van een klasse A-vermogensversterker is 50%.
Uitgangskenmerken vermogensversterker klasse A - AC-laadlijn
In de praktijk kan met de capacitieve koppeling en inductieve belastingen (luidsprekers) het rendement tot wel 25% afnemen. Dit betekent dat 75% van het door de versterker afgenomen vermogen van de voedingslijn wordt verspild.
Het grootste deel van het verspilde vermogen gaat verloren in een vorm van warmte aan de actieve elementen (transistor). Als gevolg hiervan heeft zelfs een klasse A-vermogensversterker met matig vermogen een grote voeding en een groot koellichaam nodig.
Voordelen en nadelen van een direct gekoppelde klasse A-versterker
We gebruiken de eindversterkers voor verschillende doeleinden, afhankelijk van de beperking. Elke klasse eindversterker heeft zijn eigen voor- en nadelen wat betreft betrouwbaarheid en efficiëntie.
Voordelen van klasse A-versterker
- Het heeft een hoge betrouwbaarheid vanwege de exacte uitvoer van een invoersignaal.
- Het heeft een verbeterde hoogfrequente respons omdat het actieve apparaat fulltime AAN is, d.w.z. er is geen tijd nodig om het apparaat in te schakelen.
- Er is geen crossover-vervorming omdat het actieve apparaat geleidt gedurende de gehele cyclus van het ingangssignaal.
- De single-ended configuratie kan eenvoudig en praktisch worden gerealiseerd in klasse A-versterker.
Nadelen van klasse A-versterker
- Vanwege de grote voeding en het koellichaam is klasse A-versterker kostbaar en omvangrijk.
- Het heeft een slechte efficiëntie.
- Vanwege de transformatorkoppeling is de frequentierespons niet zo goed.
Toepassingen van Klasse A-versterker
- De Klasse A-versterker is meer geschikt voor muzieksystemen buitenshuis, omdat de transistor de volledige audiogolfvorm reproduceert zonder ooit af te snijden. Het resultaat is dat het geluid heel helder en meer lineair is, dat wil zeggen dat het veel lagere vervormingsniveaus bevat.
- Ze zijn meestal erg groot, zwaar en produceren bijna 4-5 watt warmte-energie per watt vermogen. Daarom worden ze erg heet en hebben ze veel ventilatie nodig. Ze zijn dus helemaal niet ideaal voor een auto en zelden acceptabel in een huis.
Ik hoop dat jullie dit artikel allemaal leuk vinden. Voor vragen, suggesties of Nieuwste elektronische projecten informatie, gelieve hieronder te reageren. We stellen uw suggesties altijd op prijs.
