Amplificatoarele de putere sunt clasificate în funcție de modul în care funcționează, în special în funcție de segmentul și durata de conducere a ciclului de intrare. Amplificatoarele de putere sunt clasificate în Clasa A, AB, C, D și E. Acest articol va oferi o analiză cuprinzătoare a amplificatoarelor din Clasa A.
Amplificator clasa A
Amplificatorul de putere de clasa A conduce curentul continuu pe parcursul întregului ciclu al semnalului de intrare. Datorită eficienței sale scăzute, această clasă de amplificatoare este mai rar utilizată în treptele de putere mai mare.
Principiul de funcționare al amplificatorului de clasă A
Scopul principal al amplificatoarelor de clasa A este de a minimiza prezența zgomotului, asigurându-se că forma de undă a semnalului rămâne în regiunea neliniară a caracteristicii de intrare a tranzistorului, și anume între 0V și 0,6V. Aranjamentul de bază al amplificatorului de clasa A este prezentat mai jos:
La amplificatoarele din clasa A, o parte semnificativă a puterii generate de amplificator este disipată sub formă de căldură, rezultând risipă. Principalul motiv pentru eficiența scăzută a amplificatoarelor din clasa A este polarizarea continuă a tranzistoarelor, care are ca rezultat un flux mic de curent chiar și în absența unui semnal de intrare.
Amplificatoarele de clasa A pot fi, de asemenea, cuplate direct. Un amplificator de clasa A cuplat direct conectează sarcina la ieșirea tranzistorului folosind un transformator. Un transformator de cuplare facilitează potrivirea eficientă a impedanței între sarcină și ieșire, contribuind astfel major la creșterea eficienței.
Circuitul cuprinde rezistențele divizor de tensiune R1 și R2, precum și un rezistor de polarizare și un emițător Re, care servesc la stabilizarea circuitului. Un condensator de bypass CE și rezistorul Re sunt conectate în paralel la emițător pentru a reduce efectele tranzitorii. Condensatorul de intrare, cunoscut și sub numele de condensator de cuplare (Cin), servește la cuplarea tensiunii AC a semnalului de intrare la baza tranzistorului, împiedicând în același timp trecerea curentului continuu din etapa anterioară.
În principiu, curentul trece prin sarcina rezistivă a colectorului, rezultând o disipare a curentului continuu în acesta. Prin urmare, puterea de curent continuu (DC) este transformată în energie termică în interiorul sarcinii fără a genera putere de ieșire de curent alternativ (AC). Cu toate acestea, nu este recomandat să transferați direct curentul electric prin dispozitivul de ieșire. Prin urmare, pentru a atinge acest scop, se aplică o configurație specifică prin utilizarea unui transformator adecvat pentru a stabili o conexiune între sarcină și amplificator, așa cum se vede în diagrama menționată mai sus.
Potrivirea impedanței
Procesul de realizare a potrivirii impedanței implică schimbarea impedanței de ieșire a amplificatorului într-o manieră care să se potrivească cu impedanța de intrare.
Potrivirea impedanței poate fi realizată selectând cu atenție numărul de spire din înfășurarea principală pentru a se asigura că impedanța sa totală se potrivește cu cea a impedanței de ieșire a tranzistorului. În mod similar, numărul de spire din înfășurarea secundară trebuie ales pentru a crea o impedanță netă care să se potrivească și cu impedanța de intrare.
Caracteristici de ieșire
Pe baza diagramei de mai jos, este evident că punctul Q este poziționat cu precizie la mijlocul liniei de sarcină de curent alternativ și tranzistorul rămâne conductiv pe toată forma de undă de intrare. Eficiența maximă este de 50% în amplificatoarele din clasa A.
În aplicațiile practice, eficiența sistemului poate fi redusă semnificativ, potențial cu până la 25%, datorită unor factori precum cuplarea capacitivă și prezența sarcinilor inductive, cum ar fi difuzoarele. Cu alte cuvinte, aproape 75% din putere este irosită în interiorul amplificatorului. O parte semnificativă a disipării puterii are loc sub formă de căldură în interiorul componentelor active, în special a tranzistorilor.
Concluzie
Amplificatoarele de clasa A amplifică și conduc întregul semnal de intrare la ieșire. Acestea funcționează fără întreruperi și au o configurație foarte simplă. Cu toate acestea, datorită funcționării continue, acestea sunt predispuse la pierderi de putere și necesită radiatoare pentru a atenua efectele de încălzire.