Výkonové zosilňovače sú kategorizované podľa toho, ako fungujú, konkrétne podľa segmentu a trvania vedenia vstupného cyklu. Výkonové zosilňovače sú rozdelené do tried A, AB, C, D a E. Tento článok poskytne komplexnú analýzu zosilňovačov triedy A.
Zosilňovač triedy A
Výkonový zosilňovač triedy A vedie prúd nepretržite počas celého cyklu vstupného signálu. Pre svoju nízku účinnosť sa táto trieda zosilňovačov menej často používa vo vyšších výkonových stupňoch.
Pracovný princíp zosilňovača triedy A
Hlavným účelom zosilňovačov triedy A je minimalizovať prítomnosť šumu tým, že sa zabezpečí, aby priebeh signálu zostal v nelineárnej oblasti vstupnej charakteristiky tranzistora, konkrétne medzi 0V a 0,6V. Základné usporiadanie zosilňovača triedy A je uvedené nižšie:
V zosilňovačoch triedy A sa významná časť energie generovanej zosilňovačom rozptýli ako teplo, čo vedie k odpadu. Hlavným dôvodom nízkej účinnosti zosilňovačov triedy A je kontinuálne predpätie tranzistorov, čo má za následok malý prietok prúdu aj pri absencii vstupného signálu.
Zosilňovače triedy A môžu byť tiež priamo spojené. Zosilňovač triedy A s priamou väzbou pripája záťaž k výstupu tranzistora pomocou transformátora. Spojovací transformátor uľahčuje efektívne prispôsobenie impedancie medzi záťažou a výstupom, čím slúži ako hlavný prispievateľ k zvýšeniu účinnosti.
Obvod obsahuje rezistory napäťového deliča R1 a R2, ako aj predpäťový rezistor a emitor Re, ktoré slúžia na stabilizáciu obvodu. Obtokový kondenzátor CE a rezistor Re sú paralelne zapojené na emitor, aby sa znížili prechodové javy. Vstupný kondenzátor, tiež známy ako väzobný kondenzátor (Cin), slúži na pripojenie striedavého napätia vstupného signálu k báze tranzistora, pričom bráni prechodu jednosmerného prúdu z predchádzajúceho stupňa.
V princípe prúd prúdi cez odporovú záťaž kolektora, čo vedie k jednosmernému rozptylu prúdu v kolektore. Preto sa jednosmerný prúd (DC) transformuje na tepelnú energiu vo vnútri záťaže bez generovania výstupného striedavého prúdu (AC). Neodporúča sa však priamo prenášať elektrický prúd cez výstupné zariadenie. Preto sa na dosiahnutie tohto cieľa použije špecifická konfigurácia použitím vhodného transformátora na vytvorenie spojenia medzi záťažou a zosilňovačom, ako je vidieť na vyššie uvedenom diagrame.
Impedančné prispôsobenie
Proces dosiahnutia impedančného prispôsobenia zahŕňa zmenu výstupnej impedancie zosilňovača takým spôsobom, aby zodpovedala jeho vstupnej impedancii.
Impedančné prispôsobenie sa dá dosiahnuť starostlivým výberom počtu závitov v hlavnom vinutí, aby sa zabezpečilo, že jeho celková impedancia sa zhoduje s výstupnou impedanciou tranzistora. Podobne je potrebné zvoliť počet závitov v sekundárnom vinutí, aby sa vytvorila čistá impedancia, ktorá sa tiež zhoduje so vstupnou impedanciou.
Výstupné charakteristiky
Na základe nižšie uvedeného diagramu je zrejmé, že bod Q je presne umiestnený v strede čiary striedavého zaťaženia a tranzistor zostáva vodivý počas celého vstupného tvaru vlny. Maximálna účinnosť je 50% v zosilňovačoch triedy A.
V praktických aplikáciách môže byť účinnosť systému výrazne znížená, potenciálne až o 25 %, v dôsledku faktorov, ako je kapacitná väzba a prítomnosť indukčných záťaží, ako sú reproduktory. Inými slovami, takmer 75 % energie sa premrhá v zosilňovači. Významná časť straty výkonu sa vyskytuje ako teplo vo vnútri aktívnych komponentov, najmä tranzistorov.
Záver
Zosilňovače triedy A zosilňujú a vedú celý vstupný signál na výstupe. Fungujú bez prerušenia a majú veľmi jednoduchú konfiguráciu. V dôsledku nepretržitej prevádzky sú však náchylné na stratu výkonu a vyžadujú chladiče na zmiernenie účinkov zahrievania.