Про класи підсилювачів
WebCreator.ro підтримує малий бізнес
Підсилювачі потужності відрізняються тим, як працюють вихідні підлоги.
Для ідеального підсилювача основними робочими характеристиками є лінійність, коефіцієнт посилення сигналу, ефективність (ефективність) та потужність. Однак фізично в підсилювачах існує компроміс між цими характеристиками. Навантаженням підсилювача є динамік (або набір динаміків) з імпедансом, як правило, між 40 і 80, тому кінцевий каскад підсилювача потужності повинен забезпечувати високий струм для збудження котушок низькоомних динаміків. Одним із методів, що використовується для розрізнення електричних характеристик різних типів підсилювачів, є "клас", завдяки чому підсилювачі класифікуються відповідно до конфігурації їх схеми та режиму роботи.
Класи підсилювачів представляють суму вихідного сигналу, що змінюється в ланцюзі підсилювача в робочому циклі у разі його збудження синусоїдальним вхідним сигналом. Класифікація підсилювачів варіюється від повністю лінійної обробки, що використовується при посиленні сигналу високої точності, але з дуже низькою ефективністю, до нелінійної повної обробки, якщо це не настільки важливе достовірне відтворення сигналу, але які мають високу ефективність, наступні та інші типи/класи, які становлять компроміс між ними. Класи ампліфікації в основному зосереджені у двох основних групах. Ті, хто входить до першої групи, класично контролюються на схилі підсилення, найпоширенішими класами підсилення є класи A, B, AB і C, які визначаються станом провідності кінців на ділянці характеристики і неявно вихідної форми хвилі. . Друга категорія підсилювачів новіша, так звана "комутація", класи посилення D, E, F, G, S, T тощо, які використовують цифрові схеми та модуляцію тривалості імпульсу (ШІМ), шляхом обробки сигнал "повністю відкритий" або "повністю заблокований".
Підсилювач класу А.
Підсилювачі класу А - це найбільш часто використовувані підсилювачі завдяки простоті схеми. Клас A також буквально означає "найкращий клас" підсилювачів через низькі спотворення і оцінюється найкращим звуком з усіх класів підсилювачів, що аналізуються, з найкращою лінійністю порівняно з іншими класами, що працюють в лінійній частині характеристики. Вони використовують транзистор (біполярний, полевий транзистор тощо), з'єднаний в загальній конфігурації емітера для обох напівзмінних змін сигналу, через транзистор, який постійно пропускає струм, навіть якщо він не отримує жодного сигналу на базі. Це означає, що кінцевий каскад з біполярними транзисторами, MOSFET або IGBT не переходить в зону обмеження або насичення, вони поляризовані так, що робоча точка Q розташована посередині середини лінії навантаження. Той факт, що транзистор ніколи не зависає, іноді є недоліком.
Для досягнення лінійності та посилення вихідний каскад підсилювача класу А поляризований, тобто він завжди знаходиться в провідності.
Підсилювач класу В.
Підсилювач класу AB
Як випливає з назви, підсилювач класу AB являє собою комбінацію підсилювачів типу "Class A" і "Class B", про які йшлося вище. Підсилювачі класу AB є одними з найбільш широко використовуваних типів підсилювачів потужності звуку. Підсилювач класу AB є варіантом підсилювача класу B, як описано вище, за винятком того, що обидва транзистори можуть працювати одночасно навколо робочої точки як безперервна хвиля, усуваючи проблеми спотворень. при перетині нуля, описаному вище в підсилювачі класу В. Два транзистори мають дуже низьку напругу зміщення, як правило, 5-10% струму в режимі очікування, щоб відкрити транзистори трохи вище точки перетину нуля сигналу, Як жарт, ми могли б сказати, що 5% проходять в класі А.
Отже, в підсилювачі класу AB кожен з двотактних транзисторів проводить більше половини напівчередовища класу B, але набагато менше, ніж повний цикл провідності, як у класі A. Іншими словами, кут провідності підсилювача клас AB становить десь між 180 ° і 360 °, залежно від обраної робочої точки, як видно на графіку нижче: Перевага цієї невеликої напруги зміщення, отриманої з послідовними діодами або резисторами, полягає в тому, що створюються перехресні спотворення характеристик підсилювача класу B перевищує і усуває недоліки підсилювача класу A. Отже, підсилювач класу AB є хорошим компромісом між класом A та класом B, з точки зору ефективності та лінійності, при цьому виходи перетворення сягають приблизно 50% до 60%.
Підсилювач класу C.
Підсилювач класу С має найвищу ефективність, але також має найвищу нелінійність серед усіх класів підсилювачів, згаданих тут. Попередні класи A, B і AB вважаються лінійними підсилювачами, вихідні сигнали мають амплітуду і фазу в лінійному зв'язку з амплітудою і фазою вхідних сигналів. У підсилювачі класу С вихідний струм дорівнює нулю протягом більше половини циклу вхідного синусоїдального сигналу, транзистор працює навколо точки його блокування. Іншими словами, кут провідності транзистора, який набагато менше 180 °, розташований навколо області 90 °, дає ефективність понад 80%, але сильно спотворює вихідний сигнал, що не рекомендується як підсилювач звуку. Підсилювачі класу С використовуються у високочастотних синусоїдальних осциляторах та в деяких типах радіочастотних підсилювачів, де імпульси струму, що формуються на виході підсилювача, формують синусоїдальні сигнали певної частоти за допомогою LC резонансних ланцюгів у колекторному ланцюзі. Висновки щодо класів підсилювачів.
Ми бачили, що статична точка роботи постійного струму (точка Q) підсилювача визначає класифікацію підсилювача. Встановивши положення точки Q на половину відстані на лінії навантаження характерної кривої підсилювачів, підсилювач буде працювати в класі А. Переміщуючи точку Q в нижній області лінії навантаження, підсилювач рухається до класу AB, B або C. підсилювача щодо позиціонування статичної робочої точки постійного струму наведено нижче: Класи та ефективність підсилювачів А в підсилювачах звуку існує ряд класів високої ефективності, які використовують різні методи комутації для зменшення втрат потужності та підвищення ефективності. Деякі класи підсилювачів використовують RLC-резонатори або кілька напруг живлення, щоб зменшити втрати, або підсилювачі з схемами DSP (Digital Signal Processing), що використовують методи комутації модуляції тривалості імпульсу (PWM).
Підсилювач класу D
Аудіопідсилювач класу D насправді є імпульсним підсилювачем або нелінійним ШІМ-підсилювачем. З підсилювачами класу D теоретично можна досягти 100% ефективності, оскільки протягом періоду циклу немає періоду, коли напруга падає на керуючому елементі, транзисторі, який виконує виключно роль перемикача струму.
Підсилювач класу F.
У підсилювачах класу F як вихідна, так і вихідна потужність збільшуються за допомогою гармонічних резонаторів у вихідній мережі для формування сигналу в прямокутний сигнал. Підсилювачі класу F мають високу ефективність, понад 90%, коли використовується нескінченна гармонічна настройка.
Підсилювач класу G.
Він пропонує вдосконалення базової схеми підсилювача класу AB. G-клас використовує кілька ліній живлення з різною напругою і автоматично перемикається між цими лініями залежно від розвитку вхідного сигналу. Цей перемикач постійно зменшує непотрібне споживання енергії та втрати електроенергії, спричинені розсіюванням тепла.
Підсилювач класу I
Підсилювач S-класу
Підсилювач потужності класу S - це нелінійний імпульсний підсилювач, який працює подібно до підсилювача класу D. У класі S підсилювач перетворює аналогові вхідні сигнали в прямокутні імпульси за допомогою дельта-сигма-модулятора, підсилює їх для збільшення вихідної потужності, і тоді вони демодульований смуговим фільтром. Використовуючи цифрові сигнали, цей комутаційний підсилювач підсилює сигнали 0 і 1 (відкритий/заблокований), де розсіяна потужність практично дорівнює нулю, що дозволяє досягти 100% ефективності.
Підсилювач класу Т
Це ще один тип цифрового комутаційного підсилювача. Підсилювачі класу Т все частіше використовуються як підсилювачі потужності звуку або багатоканальний об'ємний звук, використовуючи процесор DSP, який обробляє цифровий сигнал, перетворює аналогові сигнали в ШІМ-сигнали для модуляції підсилення, отримуючи тим самим високий вихід. Підсилювачі класу T поєднують низький рівень спотворень класу AB з енергетичною ефективністю підсилювача класу D.
