almindelige Emitter (CE) forstærkere er designet til at producere en stor udgangsspændingssvingning fra en relativt lille indgangssignalspænding på kun få millivolt og bruges hovedsageligt som “små signalforstærkere”, som vi så i de tidligere tutorials.
nogle gange er det dog nødvendigt med en forstærker for at drive store resistive belastninger, såsom en højttaler eller for at køre en motor i en robot, og til disse typer applikationer, hvor der er behov for høje koblingsstrømme, kræves effektforstærkere.,
den vigtigste funktion af effektforstærkeren, som også er kendt som en “stor signalforstærker”, er at levere strøm, som er produktet af spænding og strøm til belastningen. Grundlæggende er en effektforstærker også en spændingsforstærker, forskellen er, at belastningsmodstanden, der er forbundet med udgangen, er relativt lav, for eksempel en højttaler på 4 or eller 8., hvilket resulterer i høje strømme, der strømmer gennem transistorens samler.,
på grund af disse høje belastningsstrømme skal udgangstransistoren(E), der bruges til effektforstærkerudgangstrin, såsom 2N3055, have højere spændings-og effektværdier end de generelle, der bruges til små signalforstærkere, såsom bc107.
da vi er interesseret i at levere maksimal vekselstrøm til belastningen, mens vi bruger den minimale DC-effekt, der er mulig fra forsyningen, er vi for det meste bekymrede over forstærkerens “konverteringseffektivitet”.,en af de største ulemper ved effektforstærkere og især klasse A-forstærkeren er imidlertid, at deres samlede konverteringseffektivitet er meget lav, da store strømme betyder, at en betydelig mængde strøm går tabt i form af varme. Procentvis effektivitet i forstærkere defineres som den r. m. s. udgangseffekt, der spredes i belastningen divideret med den samlede DC-effekt taget fra forsyningskilden som vist nedenfor.
Power Forstærker Effektiviteten
- Hvor:
- η% – er effektiviteten af forstærkeren.,
- Pout – er forstærkernes udgangseffekt leveret til belastningen.
- Pdc-er DC-strømmen taget fra forsyningen.
for en effektforstærker er det meget vigtigt, at forstærkernes strømforsyning er godt designet til at give den maksimale tilgængelige kontinuerlige effekt til udgangssignalet.
klasse A forstærker
den mest anvendte type effektforstærkerkonfiguration er klasse A-forstærkeren., Klasse A-forstærkeren er den enkleste form for effektforstærker, der bruger en enkelt s .itching transistor i standard common emitter circuit configuration som set tidligere for at producere en inverteret udgang. Transistoren er altid forudindtaget “ON”, så den udfører under en komplet cyklus af indgangssignalets bølgeform, der producerer minimal forvrængning og maksimal amplitude af udgangssignalet.,
dette betyder så, at Klasse A-Forstærkerkonfigurationen er den ideelle driftstilstand, fordi der ikke kan være nogen crossover eller sluk-forvrængning til outputbølgeformen, selv under den negative halvdel af cyklussen. Klasse A effektforstærker udgangstrin kan bruge en enkelt effekt transistor eller par transistorer forbundet sammen for at dele den høje belastningsstrøm. Overvej klasse A forstærker kredsløb nedenfor.
enkelt trin forstærker kredsløb
Dette er den enkleste type klasse A effektforstærker kredsløb., Den bruger en endetransistor til sin udgangstrin med den resistive belastning, der er forbundet direkte til Samlerterminalen. Når transistoren skifter “ON”, synker den udgangsstrømmen gennem opsamleren, hvilket resulterer i et uundgåeligt spændingsfald over Emittermodstanden, hvilket begrænser den negative udgangsevne.
effektiviteten af denne type kredsløb er meget lav (mindre end 30%) og leverer små strømudgange til et stort dræn på DC-strømforsyningen., Et forstærkertrin i klasse A passerer den samme belastningsstrøm, selv når der ikke påføres noget indgangssignal, så der er behov for store heatsinks til udgangstransistorerne.
en anden enkel måde at øge kredsløbets aktuelle håndteringskapacitet på, samtidig med at man opnår en større effektforstærkning, er imidlertid at erstatte den enkelte udgangstransistor med en Darlington-Transistor. Disse typer enheder er dybest set to transistorer inden for en enkelt pakke, en lille “pilot” transistor og en anden større “s .itching” transistor., Den store fordel ved disse enheder er, at indgangsimpedansen er passende stor, mens udgangsimpedansen er relativt lav, hvilket reducerer strømtabet og derfor varmen i omskifterenheden.
Darlington Transistorer Konfigurationer
Den aktuelle samlede gevinst Beta (β) eller hfe værdien af en Darlington-enhed er produktet af de to individuelle gevinster af transistorer ganget sammen og meget høje β-værdier, sammen med en høj Solfanger strøm er muligt i forhold til en enkelt transistor kredsløb.,for at forbedre den fulde effekteffektivitet for klasse A-forstærkeren er det muligt at designe kredsløbet med en transformer, der er tilsluttet direkte i Kollektorkredsløbet, for at danne et kredsløb kaldet en Transformatorkoblet forstærker. Transformeren forbedrer forstærkerens effektivitet ved at matche belastningens impedans med forstærkerens output ved hjælp af transformatorens svingforhold ( n), og et eksempel på dette er angivet nedenfor.,
Transformer-koblet Forstærker Kredsløb
Som Opkøber løbende, Ic er nedsat til under passiv Q-point oprettet af basis-bias spænding, på grund af variationer i bunden for nuværende, den magnetiske flux i transformer kernen kollapser forårsager en emf-induceret i den transformator-primær viklinger. Dette får en øjeblikkelig kollektorspænding til at stige til en værdi på to gange forsyningsspændingen 2Vcc, hvilket giver en maksimal kollektorstrøm på to gange Ic, når Kollektorspændingen er på sit minimum., Derefter kan effektiviteten af denne type klasse A-forstærkerkonfiguration beregnes som følger.
r.m.s. Samler spændingen er givet som:
r.m.s. Strømmen er givet som:
r.m.s., Strøm leveret til den belastning (Pac) er derfor givet som:
Den gennemsnitlige effekt trukket fra den levering (Pdc) er givet ved:
og derfor effektiviteten af en Transformer-kombineret Klasse A forstærker er givet som:
Et output transformer forbedrer effektiviteten af forstærkeren ved at matche impedans belastning med forstærkere udgangsimpedans., Ved at bruge en output-eller signaltransformator med et passende svingforhold er klasse-A-forstærkereffektivitet, der når 40%, mulig, idet de fleste kommercielt tilgængelige klasse-A-effektforstærkere er af denne type konfiguration.
transformeren er imidlertid en induktiv enhed på grund af dens viklinger og kerne, så brugen af induktive komponenter i forstærkerskiftekredsløb undgås bedst, da enhver genereret bagemf kan beskadige transistoren uden tilstrækkelig beskyttelse.,
også en anden stor ulempe ved denne type transformatorkoblet klasse A-forstærkerkredsløb er de ekstra omkostninger og størrelsen på den krævede lydtransformator.
typen af “klasse” eller klassificering, som en forstærker gives, afhænger virkelig af ledningsvinklen, den del af 360o af inputbølgeformcyklussen, hvor transistoren leder. I klasse A-forstærkeren er ledningsvinklen en fuld 360o eller 100% af indgangssignalet, mens transistoren i andre forstærkerklasser leder under en mindre ledningsvinkel.,
Det er muligt at opnå større effekt og effektivitet end Klasse A forstærker ved at bruge to komplementære transistorer i output fase med en transistor er en NPN-eller N-kanal, type, mens den anden transistor er en PNP-eller P-kanal (supplement) type tilsluttet i, hvad der kaldes en “push-pull” – konfiguration.
denne type effektforstærkerkonfiguration kaldes generelt en klasse B-forstærker og er en anden type lydforstærkerkredsløb, som vi vil se på i den næste tutorial.,
