Common Emitter (CE) versterkers zijn ontworpen om een grote uitgangsspanning te produceren vanuit een relatief kleine ingangssignaalspanning van slechts een paar millivolt en worden voornamelijk gebruikt als “kleine signaalversterkers” zoals we in de vorige tutorials zagen.
soms is echter een versterker nodig om grote resistieve belastingen aan te drijven, zoals een luidspreker of om een motor in een robot aan te drijven en voor dit soort toepassingen waar hoge schakelstromen nodig zijn, zijn eindversterkers nodig.,
de belangrijkste functie van de eindversterker, die ook bekend staat als een “grote signaalversterker”, is het leveren van vermogen, dat het product is van spanning en stroom aan de belasting. In principe is een eindversterker ook een spanningsversterker het verschil is dat de belastingweerstand verbonden met de uitgang relatief laag is, bijvoorbeeld een luidspreker van 4Ω of 8Ω wat resulteert in hoge stromen die door de collector van de transistor stromen.,
vanwege deze hoge belastingstromen moet(en) de uitgangstransistor (s) die gebruikt wordt (worden) voor eindversterkers zoals de 2N3055 een hogere spanning en vermogen hebben dan de Algemene transistor (s) die gebruikt wordt (worden) voor kleine signaalversterkers zoals de BC107.
omdat we geïnteresseerd zijn in het leveren van maximaal WISSELSTROOMVERMOGEN aan de belasting, terwijl we het minimale Gelijkstroomvermogen verbruiken dat mogelijk is uit de voeding, houden we ons voornamelijk bezig met de “conversie-efficiëntie” van de versterker.,
een van de belangrijkste nadelen van eindversterkers en met name de Klasse A-versterker is echter dat hun totale omzettingsefficiëntie zeer laag is, aangezien grote stromen betekenen dat een aanzienlijke hoeveelheid vermogen verloren gaat in de vorm van warmte. Het rendement van versterkers wordt gedefinieerd als het in de belasting gedissipeerde r.m.s. – uitgangsvermogen gedeeld door het totale Gelijkstroomvermogen dat uit de voedingsbron wordt genomen, zoals hieronder aangegeven.
Vermogensversterkerefficiëntie
- waarbij:
- η% – de efficiëntie van de versterker is.,
- Pout-is het uitgangsvermogen van de versterker dat aan de belasting wordt geleverd.
- Pdc – is het DC-vermogen dat uit de voeding wordt gehaald.
voor een eindversterker is het van groot belang dat de voeding van de versterker goed is ontworpen om het maximale beschikbare continue vermogen aan het uitgangssignaal te leveren.
Klasse A versterker
het meest gebruikte type vermogensversterkerconfiguratie is de Klasse A versterker., De Klasse A versterker is de eenvoudigste vorm van eindversterker die gebruik maakt van een enkele schakelende transistor in de standaard gemeenschappelijke emitter circuit configuratie zoals eerder gezien om een omgekeerde uitgang te produceren. De transistor is altijd bevooroordeeld “aan” zodat het tijdens één volledige cyclus van de golfvorm van het ingangssignaal leidt die minimale vervorming en maximale amplitude van het uitgangssignaal produceert.,
Dit betekent dat de Klasse A-Versterkerconfiguratie de ideale werkingsmodus is, omdat er zelfs tijdens de negatieve helft van de cyclus geen crossover-of uitschakelvervorming ten opzichte van de uitgangsgolfvorm kan zijn. De uitgangstrappen van de vermogensversterker van Klasse A mogen gebruik maken van één vermogenstransistor of van paren transistors die met elkaar zijn verbonden om de hoge belastingstroom te delen. Denk aan de klasse A versterker circuit hieronder.
eentraps versterkercircuit
Dit is het eenvoudigste type van Klasse A vermogensversterkercircuit., Het maakt gebruik van een single-ended transistor voor zijn uitgangstrap met de resistieve belasting direct aangesloten op de Collector terminal. Wanneer de transistor schakelt” aan ” het zinkt de uitgangsstroom door de Collector wat resulteert in een onvermijdelijke spanningsdaling over de Emitter weerstand waardoor de negatieve uitgangsvermogen beperkt.
het rendement van dit type circuit is zeer laag (minder dan 30%) en levert kleine vermogensuitgangen voor een grote afvoer op de DC-voeding., Een klasse A versterker Stadium passeert dezelfde belastingstroom, zelfs wanneer er geen ingangssignaal wordt toegepast, zodat grote heatsinks nodig zijn voor de uitgang transistors.
echter, een andere eenvoudige manier om de huidige verwerkingscapaciteit van het circuit te verhogen en tegelijkertijd een grotere vermogenswinst te verkrijgen is door de single output transistor te vervangen door een Darlington Transistor. Dit soort apparaten zijn in principe twee transistors binnen een enkel pakket, een kleine “pilot” transistor en een andere grotere “switching” transistor., Het grote voordeel van deze apparaten is dat de ingangsimpedantie voldoende groot is terwijl de uitgangsimpedantie relatief laag is, waardoor het stroomverlies en dus de warmte binnen het schakelapparaat wordt verminderd.
Darlington-Transistorconfiguraties
de totale stroomversterking bèta (β) Of hfe-waarde van een Darlington-apparaat is het product van de twee afzonderlijke winsten van de transistors samen vermenigvuldigd en zeer hoge β-waarden samen met hoge Collectorstromen zijn mogelijk in vergelijking met een enkel transistorcircuit.,
om het volledige vermogensefficiëntie van de klasse A-versterker te verbeteren, is het mogelijk om het circuit te ontwerpen met een transformator die rechtstreeks in het collectorcircuit is aangesloten, zodat een circuit wordt gevormd dat een Transformatorgekoppelde versterker wordt genoemd. De transformator verbetert de efficiëntie van de versterker door de impedantie van de belasting af te stemmen op die van de uitgang van de versterker met behulp van de draaiverhouding ( n ) van de transformator en een voorbeeld hiervan wordt hieronder gegeven.,
Transformatorgekoppelde versterkercircuit
als de Collector stroom, IC wordt gereduceerd tot onder het rust Q-punt ingesteld door de basis bias spanning, als gevolg van variaties in de basisstroom, de magnetische flux in de transformator kern instort waardoor een geïnduceerde emf in de transformator primaire wikkelingen. Dit zorgt ervoor dat een momentane collectorspanning stijgt tot een waarde van tweemaal de voedingsspanning 2Vcc, wat een maximale collectorstroom van tweemaal Ic oplevert wanneer de Collectorspanning op het minimum is., Dan kan de efficiëntie van dit type Klasse A versterkerconfiguratie als volgt worden berekend.
De R.M.s. Collectorspanning wordt gegeven als:
De R.M.s. collectorstroom wordt gegeven als:
de r.m.s., Geleverde stroom naar de belasting (Pac) wordt dus gegeven als:
Het gemiddelde vermogen afkomstig uit de voeding (Pdc) is gegeven door:
en daarom is het rendement van een Transformator gekoppeld Klasse A versterker is gegeven als:
Een transformator verhoogt het rendement van de versterker door het afstemmen van de impedantie van de belasting met die van de versterkers van de output impedantie., Door gebruik te maken van een uitgangstransformator of signaaltransformator met een geschikte draaiverhouding, zijn klasse-A versterker-efficiënties tot 40% mogelijk met de meeste commercieel verkrijgbare Klasse-A type eindversterkers die van dit type configuratie zijn.
De transformator is echter een inductief apparaat vanwege zijn wikkelingen en kern, zodat het gebruik van inductieve componenten in versterkerschakelcircuits het beste vermeden kan worden, omdat elke Terug gegenereerde EMF ‘ s de transistor kunnen beschadigen zonder adequate bescherming.,
een ander groot nadeel van dit type transformator gekoppelde Klasse A versterker circuit is de extra kosten en grootte van de audio transformator vereist.
Het Type “klasse” of Classificatie dat een versterker wordt gegeven hangt echt af van de geleidingshoek, het deel van de 360o van de ingangsgolfvormcyclus, waarin de transistor geleid. In de klasse A versterker is de geleidingshoek een volledige 360o of 100% van het ingangssignaal, terwijl in andere versterker klassen de transistor geleid tijdens een kleinere geleidingshoek.,
Het is mogelijk om een groter uitgangsvermogen en een grotere efficiëntie te verkrijgen dan die van de klasse A-versterker door gebruik te maken van twee complementaire transistors in de uitgangsfase, waarbij de ene transistor een NPN-of N-kanaaltype is, terwijl de andere transistor een PNP-of P-kanaaltype (het complement) is dat is aangesloten in een zogenaamde “push-pull” – configuratie.
dit type vermogensversterker configuratie wordt over het algemeen een klasse B versterker genoemd en is een ander type audio versterker circuit dat we in de volgende tutorial zullen bekijken.,
