Les amplificateurs Common Emitter (ce) sont conçus pour produire une grande oscillation de tension de sortie à partir d’une tension de signal d’entrée relativement faible de seulement quelques millivolts et sont principalement utilisés comme « petits amplificateurs de signal” comme nous l’avons vu
cependant, un amplificateur est parfois nécessaire pour entraîner de grandes charges résistives telles qu’un haut-parleur ou pour entraîner un moteur dans un robot et pour ces types d’applications où des courants de commutation élevés sont nécessaires, des amplificateurs de puissance sont nécessaires.,
La fonction principale de l’amplificateur de puissance, qui sont également connus comme « un grand amplificateur de signal” est à livrer de l’électricité, qui est le produit de la tension et du courant à la charge. Fondamentalement un amplificateur de puissance est aussi un amplificateur de tension la différence étant que la résistance de charge connectée à la sortie est relativement faible, par exemple un haut-parleur de 4Ω ou 8Ω entraînant des courants élevés circulant à travers le collecteur du transistor.,
en raison de ces courants de charge élevés, le ou les transistors de sortie utilisés pour les étages de sortie des amplificateurs de puissance tels que le 2N3055 doivent avoir une tension et une puissance nominales plus élevées que celles généralement utilisées pour les petits amplificateurs de signal tels que le BC107.
étant donné que nous sommes intéressés à fournir une puissance CA maximale à la charge, tout en consommant la puissance CC minimale possible de l’alimentation, nous sommes principalement préoccupés par « l’efficacité de conversion” de l’amplificateur.,
cependant, l’un des principaux inconvénients des amplificateurs de puissance et en particulier de l’amplificateur de classe A est que leur efficacité de conversion globale est très faible car de grands courants signifient qu’une quantité considérable de puissance est perdue sous forme de chaleur. Le pourcentage d’efficacité dans les amplificateurs est défini comme la puissance de sortie R. M. S. dissipée dans la charge divisée par la puissance CC totale prélevée sur la source d’alimentation, comme indiqué ci-dessous.
Amplificateur de Puissance Efficacité
- Où:
- η% – est de l’efficacité de l’amplificateur.,
- Pout-est la puissance de sortie des amplificateurs fournie à la charge.
- Pdc – est l’alimentation CC prélevée sur l’alimentation.
pour un amplificateur de puissance, il est très important que l’alimentation des amplificateurs soit bien conçue pour fournir la puissance continue maximale disponible au signal de sortie.
Amplificateur de classe A
le type de configuration d’amplificateur de puissance le plus couramment utilisé est L’Amplificateur de classe a., L’amplificateur de classe A est la forme la plus simple d’amplificateur de puissance qui utilise un seul transistor de commutation dans la configuration standard du circuit émetteur commun comme vu précédemment pour produire une sortie inversée. Le transistor est toujours polarisé » ON » de sorte qu’il conduit pendant un cycle complet de la forme d’onde du signal d’entrée produisant une distorsion minimale et une amplitude maximale du signal de sortie.,
cela signifie Alors que la configuration de L’Amplificateur de classe A est le mode de fonctionnement idéal, car il ne peut y avoir de distorsion de croisement ou d’arrêt sur la forme d’onde de sortie même pendant la moitié négative du cycle. Les étages de sortie d’amplificateur de puissance de classe A peuvent utiliser un seul transistor de puissance ou des paires de transistors connectés ensemble pour partager le courant de charge élevé. Considérez le circuit amplificateur de classe A ci-dessous.
Seule Étape du Circuit Amplificateur
C’est le type le plus simple de la Classe d’Un amplificateur de puissance du circuit., Il utilise un transistor à extrémité unique pour son étage de sortie avec la charge résistive connectée directement à la borne du collecteur. Lorsque le transistor commute « ON », il coule le courant de sortie à travers le collecteur, ce qui entraîne une chute de tension inévitable sur la résistance de l’émetteur, limitant ainsi la capacité de sortie négative.
L’efficacité de ce type de circuit est très faible (moins de 30%) et offre des petites sorties de puissance pour un grand égout sur l’alimentation DC., Un étage amplificateur de classe A passe le même courant de charge même lorsqu’aucun signal d’entrée n’est appliqué, de sorte que de grands Dissipateurs sont nécessaires pour les transistors de sortie.
cependant, un autre moyen simple d’augmenter la capacité de traitement du courant du circuit tout en obtenant un gain de puissance plus important consiste à remplacer le transistor à Sortie unique par un Transistor Darlington. Ces types de dispositifs sont essentiellement deux transistors dans un seul boîtier, un petit transistor « pilote” et un autre plus grand transistor « de commutation”., Le grand avantage de ces dispositifs est que l’impédance d’entrée est suffisamment grande tandis que l’impédance de sortie est relativement faible, réduisant ainsi la perte de puissance et donc la chaleur à l’intérieur du dispositif de commutation.
configurations des transistors Darlington
le gain de courant Global Beta (β) ou hfe d’un dispositif Darlington est le produit des deux gains individuels des transistors multipliés ensemble et des valeurs β très élevées ainsi que des courants de collecteur élevés sont possibles par rapport,
pour améliorer l’efficacité de puissance totale de L’amplificateur de classe A, il est possible de concevoir le circuit avec un transformateur connecté directement dans le circuit collecteur pour former un circuit appelé Amplificateur couplé à transformateur. Le transformateur améliore l’efficacité de l’amplificateur par l’appariement de l’impédance de la charge avec des amplificateurs de sortie en utilisant les virages ratio ( n ) du transformateur et un exemple est donné ci-dessous.,
circuit amplificateur couplé par transformateur
en tant que courant collecteur, Ic est réduit au-dessous du point Q de repos réglé par la tension de polarisation de base, en raison des variations du courant de base, le flux magnétique dans le noyau du transformateur s’effondre provoquant Cela provoque une tension de collecteur instantanée à monter à une valeur de deux fois la tension d’alimentation 2vcc donnant un courant de collecteur maximum de deux fois Ic lorsque la tension de collecteur est à son minimum., Ensuite, l’efficacité de ce type de configuration d’amplificateur de classe A peut être calculée comme suit.
La r.m.s. Tension de collecteur est donnée sous la forme:
La r.m.s. Collecteur de courant est donnée sous la forme:
La r.m.s., La puissance délivrée à la charge (Pac) est donc donnée sous la forme:
à La moyenne de la puissance issue de l’offre (Pdc) est donnée par:
et, par conséquent, l’efficacité d’un Transformateur couplé à Un amplificateur en Classe a est donnée sous la forme:
Un transformateur de sortie améliore l’efficacité de l’amplificateur par l’appariement de l’impédance de la charge avec des amplificateurs de sortie impédance., En utilisant un transformateur de sortie ou de signal avec un rapport de tours approprié, des efficacités d’amplificateur de classe A atteignant 40% sont possibles avec la plupart des amplificateurs de puissance de type Classe A disponibles dans le commerce étant de ce type de configuration.
cependant, le transformateur est un dispositif inductif en raison de ses enroulements et de son noyau, il est donc préférable d’éviter l’utilisation de composants inductifs dans les circuits de commutation de l’amplificateur, car toute CEM arrière générée peut endommager le transistor sans protection adéquate.,
un autre gros inconvénient de ce type de circuit amplificateur de classe A couplé par transformateur est le coût supplémentaire et la taille du transformateur audio requis.
le type de « classe” ou de classification qu’un amplificateur est donné dépend vraiment de l’angle de conduction, la partie du 360o du cycle de forme d’onde d’entrée, dans laquelle le transistor est conducteur. Dans l’amplificateur de classe A, l’angle de conduction est de 360 o ou 100% du signal d’entrée, tandis que dans les autres classes d’amplificateurs, le transistor conduit pendant un angle de conduction moindre.,
Il est possible d’obtenir une puissance de sortie et une efficacité supérieures à celle de l’amplificateur de classe A en utilisant deux transistors complémentaires dans l’étage de sortie avec un transistor de type NPN ou n-channel tandis que l’autre transistor est de type PNP ou P-channel (le complément) connecté dans ce qu’on appelle
ce type de configuration d’amplificateur de puissance est généralement appelé Amplificateur De Classe B et est un autre type de circuit d’amplificateur audio que nous examinerons dans le prochain tutoriel.,
