Effektförstärkare kategoriseras efter hur de fungerar, specifikt enligt segmentet och varaktigheten av ledning av ingångscykeln. Effektförstärkare är kategoriserade i klass A, AB, C, D och E. Den här artikeln kommer att ge en omfattande analys av klass A-förstärkare.
Klass A förstärkare
Klass A effektförstärkare leder ström kontinuerligt under hela ingångssignalens cykel. På grund av sin låga verkningsgrad används denna förstärkarklass mindre ofta i högre effektsteg.
Arbetsprincip för klass A-förstärkare
Huvudsyftet med klass A-förstärkare är att minimera förekomsten av brus genom att säkerställa att signalvågformen förblir inom det icke-linjära området för transistorns ingångskarakteristik, nämligen mellan 0V och 0,6V. Det grundläggande arrangemanget av klass A-förstärkare ges nedan:
I klass A-förstärkare försvinner en betydande del av den effekt som genereras av förstärkaren som värme, vilket leder till slöseri. Huvudorsaken till den låga effektiviteten hos klass A-förstärkare är den kontinuerliga förspänningen av transistorerna, vilket resulterar i ett litet strömflöde även i frånvaro av en insignal.
Klass A-förstärkarna kan också kopplas direkt. En direktkopplad klass A-förstärkare kopplar last till transistorns utgång med hjälp av en transformator. En kopplingstransformator underlättar effektiv impedansmatchning mellan belastning och utgång, och fungerar därmed som en stor bidragande faktor till ökad effektivitet.
Kretsen innefattar spänningsdelarmotstånd R1 och R2, samt ett förspänningsmotstånd och en emitter Re, vilka tjänar till att stabilisera kretsen. En bypass-kondensator CE och resistorn Re är parallellkopplade vid emittern för att minska transienteffekterna. Ingångskondensatorn, även känd som kopplingskondensatorn (Cin), tjänar till att koppla insignalens växelspänning till transistorns bas samtidigt som den förhindrar att likström från föregående steg passerar igenom.
I princip går strömflödet genom kollektorns resistiva belastning, vilket resulterar i en likströmsförlust i den. Därför omvandlas likström (DC) effekt till värmeenergi inuti lasten utan att generera växelström (AC) uteffekt. Det rekommenderas dock inte att direkt överföra den elektriska strömmen genom utgångsenheten. För att uppnå detta mål tillämpas därför en specifik konfiguration genom att använda en lämplig transformator för att upprätta en anslutning mellan belastningen och förstärkaren, som framgår av det ovan nämnda diagrammet.
Impedansmatchning
Processen för att uppnå impedansmatchning involverar ändring av förstärkarens utgångsimpedans på ett sätt som matchar dess ingångsimpedans.
Impedansmatchning kan uppnås genom att noggrant välja antalet varv i huvudlindningen för att säkerställa att dess totala impedans matchar den för transistorns utgångsimpedans. På samma sätt måste antalet varv i sekundärlindningen väljas för att skapa en nettoimpedans som också matchar ingångsimpedansen.
Utgångsegenskaper
Baserat på diagrammet nedan är det uppenbart att Q-punkten är exakt placerad vid mittpunkten av AC-lastlinjen och transistorn förblir ledande genom hela ingångsvågformen. Den maximala verkningsgraden är 50 % i klass A-förstärkare.
I praktiska tillämpningar kan systemeffektiviteten reduceras avsevärt, potentiellt så mycket som 25 %, på grund av faktorer som kapacitiv koppling och förekomsten av induktiva belastningar som högtalare. Med andra ord, nästan 75 % av strömmen går till spillo i förstärkaren. En betydande del av effektförlusten sker som värme inuti de aktiva komponenterna, speciellt transistorerna.
Slutsats
Klass A-förstärkare förstärker och leder hela insignalen vid utgången. De fungerar utan avbrott och har en mycket enkel konfiguration. Men på grund av kontinuerlig drift är de benägna att förlora ström och kräver kylflänsar för att mildra uppvärmningseffekterna.