Κατανόηση των κυκλωμάτων ενισχυτή

Γενικά, ένας ενισχυτής μπορεί να οριστεί ως ένα κύκλωμα σχεδιασμένο να ενισχύει ένα εφαρμοζόμενο σήμα εισόδου χαμηλής ισχύος σε ένα σήμα εξόδου υψηλής ισχύος, σύμφωνα με την καθορισμένη βαθμολογία των εξαρτημάτων.

Παρόλο που η βασική λειτουργία παραμένει η ίδια, οι ενισχυτές θα μπορούσαν να ταξινομηθούν σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με το σχεδιασμό και τις διαμορφώσεις τους.

Κυκλώματα για την ενίσχυση των λογικών εισόδων

Ενδέχεται να έχετε συναντήσει απλούς ενισχυτές τρανζίστορ που έχουν ρυθμιστεί να λειτουργούν και να ενισχύουν μια λογική χαμηλού σήματος από συσκευές ανίχνευσης εισόδου, όπως LDRs, φωτοδιόδους , Συσκευές IR. Η έξοδος από αυτούς τους ενισχυτές χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την εναλλαγή a flip flop ή ένα ρελέ ON / OFF ως απόκριση στα σήματα από τις συσκευές αισθητήρων.

Μπορεί επίσης να έχετε δει μικροσκοπικούς ενισχυτές που χρησιμοποιούνται για προενίσχυση εισόδου μουσικής ή ήχου ή για λειτουργία λυχνίας LED.
Ολα αυτά μικροί ενισχυτές κατηγοριοποιούνται ως μικροί ενισχυτές σήματος.

Τύποι ενισχυτών

Κατά κύριο λόγο, τα κυκλώματα ενισχυτή ενσωματώνονται για την ενίσχυση μιας μουσικής συχνότητας έτσι ώστε η τροφοδοτούμενη μικρή είσοδος μουσικής να ενισχύεται σε πολλές πτυχές, συνήθως 100 φορές έως 1000 φορές και να αναπαράγεται μέσω ενός ηχείου.

Ανάλογα με τη βαθμολογία ισχύος ή ισχύος τους, τέτοια κυκλώματα μπορεί να έχουν σχέδια που κυμαίνονται από μικρούς ενισχυτές σήματος με βάση opamp έως μεγάλους ενισχυτές σήματος που ονομάζονται επίσης ενισχυτές ισχύος. Αυτοί οι ενισχυτές ταξινομούνται τεχνικά με βάση τις αρχές λειτουργίας τους, τα στάδια κυκλώματος και τον τρόπο που μπορούν να διαμορφωθούν για να επεξεργαστούν τη λειτουργία ενίσχυσης.

Ο παρακάτω πίνακας μας παρέχει τις λεπτομέρειες ταξινόμησης των ενισχυτών με βάση τις τεχνικές προδιαγραφές και την αρχή λειτουργίας τους:

Σε μια βασική σχεδίαση ενισχυτή διαπιστώνουμε ότι περιλαμβάνει κυρίως μερικά στάδια που έχουν δίκτυα διπολικών τρανζίστορ ή BJTs, τρανζίστορ εφέ πεδίου (FETs) ή λειτουργικούς ενισχυτές.

Τέτοια μπλοκ ενισχυτή ή μονάδες θα μπορούσαν να φανεί ότι έχουν μερικά τερματικά για τροφοδοσία του σήματος εισόδου, και ένα άλλο ζεύγος ακροδεκτών στην έξοδο για την απόκτηση του ενισχυμένου σήματος μέσω ενός συνδεδεμένου μεγαφώνου.

Ένα από τα τερματικά από αυτά τα δύο είναι τα επίγεια τερματικά και θα μπορούσε να θεωρηθεί ως κοινή γραμμή στα στάδια εισόδου και εξόδου.

Τρεις ιδιότητες ενός ενισχυτή

Οι τρεις σημαντικές ιδιότητες που πρέπει να έχει ένας ιδανικός ενισχυτής είναι:

• Αντίσταση εισόδου (Rin)
• Αντίσταση εξόδου (διαδρομή)
• Κέρδος (Α) που είναι το εύρος ενίσχυσης του ενισχυτή.

Κατανόηση ενός ιδανικού ενισχυτή που λειτουργεί

Η διαφορά στο ενισχυμένο σήμα μεταξύ της εξόδου και της εισόδου ορίζεται ως το κέρδος του ενισχυτή. Είναι το μέγεθος ή το ποσό με το οποίο ο ενισχυτής μπορεί να ενισχύσει το σήμα εισόδου στα τερματικά εξόδου του.

Ας πάρουμε για παράδειγμα, αν ο ενισχυτής έχει βαθμολογηθεί για να επεξεργαστεί ένα σήμα εισόδου 1 βολτ σε ένα ενισχυμένο σήμα 50 βολτ, τότε θα λέγαμε ότι ο ενισχυτής έχει κέρδος 50, είναι τόσο απλό όσο αυτό.
Αυτή η ενίσχυση ενός σήματος χαμηλής εισόδου σε ένα υψηλότερο σήμα εξόδου ονομάζεται κέρδος ενός ενισχυτή. Εναλλακτικά, αυτό μπορεί να γίνει κατανοητό ως αύξηση του σήματος εισόδου κατά έναν συντελεστή 50.

Αναλογία κέρδους Έτσι, το κέρδος ενός ενισχυτή είναι βασικά λόγος τιμών εξόδου και εισόδου των επιπέδων σήματος, ή απλά η ισχύς εξόδου διαιρούμενη με την ισχύ εισόδου, και αποδίδεται με το γράμμα «Α» που επίσης υποδηλώνει την ισχύ ενίσχυσης του ενισχυτή.

Τύποι κερδών ενισχυτή Οι διαφορετικοί τύποι κερδών ενισχυτή μπορούν να ταξινομηθούν ως:

1. Αύξηση τάσης (Απενεργοποίηση)
2. Τρέχον κέρδος (Ai)
3. Κέρδος ισχύος (Ap)

Παράδειγμα τύπων για τον υπολογισμό των κερδών ενισχυτή Ανάλογα με τους παραπάνω 3 τύπους κερδών, οι τύποι υπολογισμού αυτών θα μπορούσαν να αντληθούν από τα ακόλουθα παραδείγματα:

1. Κέρδος τάσης (Av) = Τάση εξόδου / Τάση εισόδου = Vout / Vin
2. Ρεύμα κέρδος (Ai) = Ρεύμα εξόδου / Ρεύμα εισόδου = Iout / Iin
3. Ισχύς κέρδους (Ap) = Av.x.A Εγώ

Για τον υπολογισμό της απόδοσης ισχύος, εναλλακτικά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον τύπο:
Απόκτηση ισχύος (Ap) = Ισχύς εξόδου / Ισχύς εισόδου = Aout / Ain

Θα ήταν σημαντικό να σημειωθεί ότι ο συνδρομητής p, v, i χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ισχύος έχουν εκχωρηθεί για τον προσδιορισμό του συγκεκριμένου τύπου κέρδους σήματος που επεξεργάζεται.

Εκφράζοντας ντεσιμπέλ

Θα βρείτε μια άλλη μέθοδο έκφρασης του κέρδους ενός ενισχυτή, που είναι στα Decibels ή (dB).
Το μέτρο ή η ποσότητα Bel (B) είναι μια λογαριθμική μονάδα (Βάση 10) που δεν έχει μονάδα μέτρησης.
Ωστόσο, ένα Decibel θα μπορούσε να είναι πολύ μεγάλο για πρακτική χρήση, επομένως χρησιμοποιούμε την χαμηλότερη έκδοση decibel (dB) για υπολογισμούς ενισχυτή.
Ακολουθούν ορισμένοι τύποι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση του κέρδους του ενισχυτή σε ντεσιμπέλ:

1. Αύξηση τάσης σε dB: off = 20 * log (Off)
2. Τρέχον κέρδος σε dB: ai = 20 * log (Ai)
3. Απόδοση ισχύος σε dB: ap = 10 * log (Ap)

Μερικά γεγονότα σχετικά με τη μέτρηση dB
Θα ήταν σημαντικό να σημειωθεί ότι το κέρδος ισχύος DC ενός ενισχυτή είναι 10 φορές το κοινό αρχείο καταγραφής της αναλογίας εξόδου / εισόδου, ενώ τα κέρδη ρεύματος και τάσης είναι 20 φορές το κοινό ημερολόγιο των αναλογιών τους.

Αυτό συνεπάγεται ότι επειδή εμπλέκεται μια κλίμακα καταγραφής, ένα κέρδος 20dB δεν μπορεί να θεωρηθεί ως διπλάσιο των 10dB, λόγω του μη γραμμικού χαρακτηριστικού μέτρησης των ζυγών.

Όταν το κέρδος μετράται σε dB, οι θετικές τιμές σημαίνουν κέρδος του ενισχυτή, ενώ μια αρνητική τιμή dB υποδεικνύει απώλεια του κέρδους του ενισχυτή.

Για παράδειγμα, εάν αναγνωριστεί ένα κέρδος + 3dB, δείχνει ένα κέρδος 2 φορές ή x2 της συγκεκριμένης εξόδου ενισχυτή.

Αντίθετα, εάν το αποτέλεσμα είναι -3dB, υποδηλώνει ότι ο ενισχυτής έχει απώλεια κέρδους 50% ή μέτρο απώλειας x0,5 στο κέρδος του. Αυτό αναφέρεται επίσης ως σημείο ημι-ισχύος που σημαίνει -3dB χαμηλότερο από τη μέγιστη εφικτή ισχύ, σε σχέση με 0dB που είναι η μέγιστη δυνατή έξοδος από τον ενισχυτή

Ενισχυτές υπολογισμού

Υπολογίστε το κέρδος τάσης, ρεύματος και ισχύος ενός ενισχυτή με τις ακόλουθες προδιαγραφές: Σήμα εισόδου = 10mV @ 1mA Σήμα εξόδου = 1V @ 10mA. Επιπλέον, μάθετε το κέρδος του ενισχυτή χρησιμοποιώντας τιμές ντεσιμπέλ (dB).

Λύση:

Εφαρμόζοντας τους τύπους που μάθαμε παραπάνω, μπορούμε να αξιολογήσουμε τους διαφορετικούς τύπους κερδών που σχετίζονται με τον ενισχυτή σύμφωνα με τις προδιαγραφές εξόδου εισόδου στο χέρι:

Κέρδος τάσης (Av) = Τάση εξόδου / Τάση εισόδου = Vout / Vin = 1 / 0,01 = 100
Ρεύμα κέρδος (Ai) = Ρεύμα εξόδου / Ρεύμα εισόδου = Iout / Iin = 10/1 = 10
Απόδοση ισχύος (Ap) = Av. x Α Εγώ = 100 x 10 = 1000

Για να λάβουμε τα αποτελέσματα σε Decibels εφαρμόζουμε τους αντίστοιχους τύπους όπως δίνονται παρακάτω:

av = 20logAv = 20log100 = 40dB ai = 20logAi = 20log10 = 20dB

ap = 10log Ap = 10log1000 = 30dB

Υποδιαιρέσεις ενισχυτή

Ενισχυτές μικρού σήματος: Όσον αφορά τις προδιαγραφές αύξησης ισχύος και τάσης ενός ενισχυτή, καθίσταται δυνατό για εμάς να τα υποδιαιρέσουμε μερικές διαφορετικές κατηγορίες.

Ο πρώτος τύπος αναφέρεται ως ο μικρός ενισχυτής σήματος. Αυτοί οι μικροί ενισχυτές σήματος χρησιμοποιούνται γενικά σε στάδια προενισχυτή, ενισχυτές οργάνων κ.λπ.

Αυτοί οι τύποι ενισχυτών δημιουργούνται για το χειρισμό λεπτών επιπέδων σήματος στις εισόδους τους, εντός του εύρους ορισμένων μικρο βολτ, όπως από συσκευές αισθητήρων ή μικρές εισόδους σημάτων ήχου.

Ενισχυτές μεγάλων σημάτων: Ο δεύτερος τύπος ενισχυτών ονομάζεται μεγάλος ενισχυτής σήματος, και όπως υποδηλώνει το όνομα, χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές ενισχυτή ισχύος για την επίτευξη τεράστιων περιοχών ενίσχυσης. Σε αυτούς τους ενισχυτές το σήμα εισόδου είναι σχετικά μεγαλύτερο σε μέγεθος, ώστε να μπορεί να ενισχυθεί ουσιαστικά για την αναπαραγωγή και την οδήγησή τους σε ισχυρά ηχεία.

Πώς λειτουργούν οι ενισχυτές ισχύος

Δεδομένου ότι οι μικροί ενισχυτές σήματος έχουν σχεδιαστεί για την επεξεργασία μικρών τάσεων εισόδου, αυτοί αναφέρονται ως μικροί ενισχυτές σήματος. Ωστόσο, όταν απαιτείται ένας ενισχυτής για να λειτουργεί με εφαρμογές υψηλής εναλλαγής ρεύματος στις εξόδους τους, όπως η λειτουργία ενός κινητήρα ή η λειτουργία υπογούφερ, ένας ενισχυτής ισχύος καθίσταται αναπόφευκτος.

Πιο δημοφιλή, οι ενισχυτές ισχύος χρησιμοποιούνται ως ενισχυτές ήχου για την οδήγηση μεγάλων ηχείων και για την επίτευξη τεράστιων ενισχύσεων σε επίπεδο μουσικής και εξόδους έντασης.

Ο ενισχυτής ισχύος απαιτεί εξωτερική ισχύ DC για τη λειτουργία τους και αυτή η ισχύς DC χρησιμοποιείται για την επίτευξη της επιδιωκόμενης ενίσχυσης υψηλής ισχύος στην έξοδο τους. Η ισχύς DC παράγεται συνήθως μέσω τροφοδοτικών υψηλής τάσης υψηλής τάσης μέσω μετασχηματιστών ή μονάδων που βασίζονται σε SMPS.

Αν και, οι ενισχυτές ισχύος είναι σε θέση να ενισχύσουν το χαμηλότερο σήμα εισόδου σε σήματα υψηλής εξόδου, η διαδικασία στην πραγματικότητα δεν είναι πολύ αποτελεσματική. Επειδή στη διαδικασία σπαταλάται σημαντική ποσότητα ισχύος DC με τη μορφή απαγωγής θερμότητας.

Γνωρίζουμε ότι ένας ιδανικός ενισχυτής θα παράγει έξοδο σχεδόν ίση με την κατανάλωση ισχύος, με αποτέλεσμα απόδοση 100%. Ωστόσο, πρακτικά αυτό φαίνεται αρκετά μακρινό και μπορεί να μην είναι εφικτό, λόγω των εγγενών απωλειών ισχύος DC από τις συσκευές ισχύος με τη μορφή θερμότητας.

Αποδοτικότητα ενός ενισχυτή Από τις παραπάνω σκέψεις, μπορούμε να εκφράσουμε την αποτελεσματικότητα ενός ενισχυτή ως:

Απόδοση = Ενισχυτής Ισχύς εξόδου / Ενισχυτής DC κατανάλωση = Pout / Pin

Ιδανικός ενισχυτής

Αναφορικά με την παραπάνω συζήτηση, μπορεί να είναι δυνατόν να σκιαγραφήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ιδανικού ενισχυτή. Είναι συγκεκριμένα όπως εξηγείται παρακάτω:

Το κέρδος (Α) ενός ιδανικού ενισχυτή πρέπει να είναι σταθερό ανεξάρτητα από το διαφορετικό σήμα εισόδου.

1. Το κέρδος παραμένει σταθερό ανεξάρτητα από τη συχνότητα του σήματος εισόδου, επιτρέποντας στην ενίσχυση εξόδου να παραμένει ανεπηρέαστη.
2. Η έξοδος του ενισχυτή είναι απαλλαγμένη από οποιοδήποτε είδος θορύβου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενίσχυσης, αντίθετα, ενσωματώνει ένα χαρακτηριστικό μείωσης θορύβου που ακυρώνει κάθε πιθανό θόρυβο που εισάγεται μέσω της πηγής εισόδου.
3. Παραμένει ανεπηρέαστο από τις αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος ή την ατμοσφαιρική θερμοκρασία.
4. Η μακροχρόνια χρήση έχει ελάχιστη ή καθόλου επίδραση στην απόδοση του ενισχυτή και παραμένει συνεπής.

Ηλεκτρονική ταξινόμηση ενισχυτή

Είτε πρόκειται για ενισχυτή τάσης είτε για ενισχυτή ισχύος, αυτοί ταξινομούνται με βάση τα χαρακτηριστικά σήματος εισόδου και εξόδου. Αυτό γίνεται με ανάλυση της ροής του ρεύματος σε σχέση με το σήμα σήματος εισόδου και τον χρόνο που απαιτείται για να φτάσει στην έξοδο.

Με βάση τη διαμόρφωση του κυκλώματος, οι ενισχυτές ισχύος μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με αλφαβητική σειρά. Εκχωρούνται με διαφορετικές λειτουργικές τάξεις όπως:

Κατηγορία «Α»
Κατηγορία «Β»
Κατηγορία 'C'
Κατηγορία «AB» και ούτω καθεξής.

Αυτές μπορεί να έχουν ιδιότητες που κυμαίνονται από σχεδόν γραμμική απόκριση εξόδου αλλά μάλλον χαμηλή απόδοση έως μη γραμμική απόκριση εξόδου με υψηλή απόδοση.

Καμία από αυτές τις κατηγορίες ενισχυτών δεν μπορεί να διακριθεί ως φτωχότερη ή καλύτερη μεταξύ τους, καθώς η καθεμία έχει τη δική της συγκεκριμένη περιοχή εφαρμογής ανάλογα με την απαίτηση.

Ενδέχεται να βρείτε βέλτιστες αποδόσεις μετατροπής για καθένα από αυτά και η δημοτικότητά τους μπορεί να προσδιοριστεί με την ακόλουθη σειρά:

Ενισχυτές κατηγορίας «Α»: Η απόδοση είναι χαμηλότερη συνήθως λιγότερο από 40%, αλλά μπορεί να εμφανίζει βελτιωμένη έξοδο γραμμικού σήματος.

Ενισχυτές κατηγορίας «Β»: Το ποσοστό απόδοσης μπορεί να είναι διπλάσιο από αυτό της κατηγορίας Α, σχεδόν περίπου 70%, λόγω του γεγονότος ότι μόνο οι ενεργές συσκευές του ενισχυτή καταναλώνουν ισχύ, προκαλώντας μόνο 50% χρήση ισχύος.

Ενισχυτές κατηγορίας «AB»: Οι ενισχυτές αυτής της κατηγορίας έχουν επίπεδο απόδοσης κάπου μεταξύ εκείνης της κατηγορίας Α και της κατηγορίας Β, αλλά η αναπαραγωγή σήματος είναι χαμηλότερη σε σύγκριση με την κατηγορία A.

Ενισχυτές κατηγορίας «C»: Αυτοί θεωρούνται εξαιρετικά αποδοτικοί όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, αλλά η αναπαραγωγή σήματος είναι χειρότερη με μεγάλη παραμόρφωση, προκαλώντας πολύ κακή αναπαραγωγή των χαρακτηριστικών σήματος εισόδου.

Πώς λειτουργούν οι ενισχυτές τάξης Α:

Οι ενισχυτές κατηγορίας Α έχουν ένα τρανζίστορ ιδανικά προκατειλημμένο εντός της ενεργού περιοχής, το οποίο καθιστά δυνατό το σήμα εισόδου να ενισχυθεί με ακρίβεια στην έξοδο.

Λόγω αυτού του τέλειου χαρακτηριστικού πόλωσης, το τρανζίστορ δεν επιτρέπεται ποτέ να μετακινείται προς τις περιοχές αποκοπής ή κορεσμού, με αποτέλεσμα η ενίσχυση σήματος να βελτιστοποιείται σωστά και να κεντράρεται μεταξύ των καθορισμένων ανώτερων και κατώτερων περιορισμών του σήματος, όπως φαίνεται στα ακόλουθα εικόνα:

Στην διαμόρφωση κλάσης Α, πανομοιότυπα σύνολα τρανζίστορ εφαρμόζονται σε δύο μισά της κυματομορφής εξόδου. Και ανάλογα με το είδος της προκατάληψης που χρησιμοποιεί, τα τρανζίστορ ισχύος εξόδου αποδίδονται πάντα στη θέση Ενεργοποιημένη, ανεξάρτητα από το εάν εφαρμόζεται το σήμα εισόδου ή όχι.

Εξαιτίας αυτού, οι ενισχυτές κατηγορίας Α έχουν εξαιρετικά χαμηλή απόδοση όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, καθώς η πραγματική παροχή ισχύος στην έξοδο παρεμποδίζεται λόγω της υπερβολικής σπατάλης μέσω της απόσβεσης της συσκευής.

Με την παραπάνω εξηγηθείσα κατάσταση, οι ενισχυτές κλάσης φαίνονται πάντα να έχουν υπερθερμαινόμενα τρανζίστορ ισχύος εξόδου ακόμη και απουσία σήματος εισόδου.

Ακόμα και όταν δεν υπάρχει σήμα εισόδου, το DC (Ic) από την παροχή ρεύματος επιτρέπεται να ρέει μέσω των τρανζίστορ ισχύος, που μπορεί να είναι ίσο με το ρεύμα που ρέει μέσω του μεγαφώνου όταν υπήρχε σήμα εισόδου. Αυτό δημιουργεί συνεχή «καυτά» τρανζίστορ και σπατάλη ισχύος.

Λειτουργία ενισχυτή κατηγορίας Β

Σε αντίθεση με τη διαμόρφωση ενισχυτή κατηγορίας Α που εξαρτάται από τρανζίστορ απλής ισχύος, η κλάση Β χρησιμοποιεί ένα ζευγάρι συμπληρωματικών BJT σε κάθε μισό τμήμα του κυκλώματος. Αυτά θα μπορούσαν να έχουν τη μορφή NPN / PNP ή N-channel mosfet / P-channel mosfet).

Εδώ, ένα από τα τρανζίστορ επιτρέπεται να διεξαχθεί σε απόκριση στον κύκλο μισής κυματομορφής του σήματος εισόδου, ενώ το άλλο τρανζίστορ χειρίζεται τον άλλο μισό κύκλο της κυματομορφής.

Αυτό διασφαλίζει ότι κάθε τρανζίστορ στο ζεύγος εκτελεί για το ήμισυ του χρόνου εντός της ενεργής περιοχής και το μισό του χρόνου στην περιοχή αποκοπής, επιτρέποντας έτσι μόνο 50% εμπλοκή στην ενίσχυση του σήματος.

Σε αντίθεση με τους ενισχυτές κατηγορίας Α, στους ενισχυτές κατηγορίας Β, τα τρανζίστορ ισχύος δεν προκαλούνται από ένα άμεσο DC, αλλά η διαμόρφωση διασφαλίζει ότι διεξάγονται μόνο όταν το σήμα εισόδου πηγαίνει υψηλότερα από την τάση του πομπού βάσης, η οποία θα μπορούσε να είναι περίπου 0,6V για BJT πυριτίου.

Αυτό σημαίνει ότι, όταν δεν υπάρχει σήμα εισόδου, τα BJT παραμένουν απενεργοποιημένα και το ρεύμα εξόδου είναι μηδέν. Λόγω αυτού, μόνο το 50% του σήματος εισόδου επιτρέπεται να εισέλθει στην έξοδο σε κάθε περίπτωση επιτρέποντας πολύ καλύτερο ρυθμό απόδοσης για αυτούς τους ενισχυτές. Το αποτέλεσμα φαίνεται στο ακόλουθο διάγραμμα:

Δεδομένου ότι δεν υπάρχει άμεση συμμετοχή DC για πόλωση των τρανζίστορ ισχύος στους ενισχυτές κατηγορίας Β, προκειμένου να ξεκινήσει η αγωγή σε απόκριση σε κάθε κύκλο μισής +/- κυματομορφής, καθίσταται επιτακτική ανάγκη για τη βάση / τον εκπομπό τους Vbe για απόκτηση υψηλότερου δυναμικού από 0,6V (τυπική τιμή πόλωσης βάσης για BJT)

Λόγω του παραπάνω γεγονότος, υπονοεί ότι ενώ η κυματομορφή εξόδου είναι κάτω από το σήμα 0,6V, δεν μπορεί να ενισχυθεί και να αναπαραχθεί.

Αυτό δημιουργεί μια παραμορφωμένη περιοχή για την κυματομορφή εξόδου, ακριβώς κατά την περίοδο κατά την οποία ένα από τα BJT απενεργοποιείται και περιμένει το άλλο να ενεργοποιηθεί ξανά.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα μικρό τμήμα της κυματομορφής να υπόκειται σε μικρή παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της περιόδου διασταύρωσης ή της περιόδου μετάβασης κοντά στη μηδενική διέλευση, ακριβώς όταν η μετάβαση από το ένα τρανζίστορ στο άλλο συμβαίνει σε συμπληρωματικά ζεύγη.

Λειτουργία ενισχυτή κατηγορίας AB

Ο ενισχυτής κατηγορίας AB είναι κατασκευασμένος χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά συνδυασμού f από σχέδια κυκλωμάτων κατηγορίας Α και κατηγορίας Β, εξ ου και το όνομα κλάσης AB.

Παρόλο που ο σχεδιασμός της κατηγορίας AB λειτουργεί επίσης με ένα ζευγάρι συμπληρωματικών BJT, το στάδιο εξόδου διασφαλίζει ότι η πόλωση των BJT ισχύος ελέγχεται κοντά στο όριο αποκοπής, ελλείψει σήματος εισόδου.

Σε αυτήν την περίπτωση, μόλις ανιχνευτεί ένα σήμα εισόδου, τα τρανζίστορ νέιν λειτουργούν κανονικά στην ενεργή περιοχή τους, αναστέλλοντας έτσι κάθε πιθανότητα διασταυρούμενης παραμόρφωσης, η οποία είναι συνήθως διαδεδομένη στις διαμορφώσεις Κατηγορίας Β. Ωστόσο, θα μπορούσε να υπάρξει μια μικρή ποσότητα ρεύματος συλλέκτη που εκτελείται στα BJTs, το ποσό μπορεί να θεωρηθεί αμελητέο σε σύγκριση με τα σχέδια της κατηγορίας Α.

Ο τύπος ενισχυτή κατηγορίας ΑΒ παρουσιάζει πολύ βελτιωμένο ρυθμό απόδοσης και γραμμική απόκριση σε αντίθεση με το αντίστοιχο της κατηγορίας Α.

Κυματομορφή εξόδου ενισχυτή κατηγορίας AB

Η τάξη ενισχυτή είναι μια σημαντική παράμετρος που εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο τα τρανζίστορ προκαλούνται μέσω του πλάτους του σήματος εισόδου, για την εφαρμογή της διαδικασίας ενίσχυσης.

Εξαρτάται από το πόσο μεγάλο μέγεθος της κυματομορφής σήματος εισόδου χρησιμοποιείται για τη διεξαγωγή των τρανζίστορ, καθώς και από τον συντελεστή απόδοσης, ο οποίος καθορίζεται από την ποσότητα ισχύος που πραγματικά χρησιμοποιείται για την παράδοση της εξόδου και / ή σπαταλάται μέσω διασκεδασμού.

Όσον αφορά αυτούς τους παράγοντες, μπορούμε τελικά να δημιουργήσουμε μια έκθεση σύγκρισης που να δείχνει τις διαφορές μεταξύ των διαφόρων κατηγοριών ενισχυτών, όπως δίνεται στον ακόλουθο πίνακα.

Τότε μπορούμε να κάνουμε μια σύγκριση μεταξύ των πιο κοινών τύπων ταξινομήσεων ενισχυτών στον παρακάτω πίνακα.

Τάξεις ενισχυτή ισχύος

Τελικές σκέψεις

Εάν ένας ενισχυτής δεν έχει σχεδιαστεί σωστά, όπως για παράδειγμα μια σχεδίαση ενισχυτή κατηγορίας Α, μπορεί να απαιτήσει σημαντική ψύξη στις συσκευές ισχύος, μαζί με ανεμιστήρες ψύξης για τις λειτουργίες. Τέτοια σχέδια θα χρειαστούν επίσης μεγαλύτερες εισόδους τροφοδοσίας για την αντιστάθμιση των τεράστιων ποσοτήτων ισχύος που σπαταλούνται στη θερμότητα. Όλα αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να καταστήσουν αυτούς τους ενισχυτές πολύ αναποτελεσματικούς που με τη σειρά τους θα μπορούσαν να προκαλέσουν σταδιακή φθορά των συσκευών και τελικά αστοχίες.

Επομένως, μπορεί να είναι σκόπιμο να πάτε για έναν ενισχυτή Κλάσης Β που έχει σχεδιαστεί με υψηλότερη απόδοση περίπου 70% σε αντίθεση με το 40% ενός ενισχυτή Κλάσης Α. Τούτου λεχθέντος, ο ενισχυτής κατηγορίας Α μπορεί να υπόσχεται μια πιο γραμμική απόκριση με την ενίσχυση του και μια ευρύτερη απόκριση συχνότητας, αν και αυτό έρχεται με μια τιμή σημαντικής σπατάλης ισχύος.