Effektforstærkere er kategoriseret efter, hvordan de fungerer, specifikt i henhold til segmentet og varigheden af ledning af inputcyklussen. Effektforstærkere er kategoriseret i klasse A, AB, C, D og E. Denne artikel vil give en omfattende analyse af klasse A-forstærkere.
Klasse A forstærker
Klasse A effektforstærker leder strøm kontinuerligt gennem hele indgangssignalets cyklus. På grund af dens lave effektivitet bruges denne forstærkerklasse sjældnere i højere effekttrin.
Arbejdsprincippet for klasse A-forstærker
Hovedformålet med klasse A-forstærkere er at minimere tilstedeværelsen af støj ved at sikre, at signalbølgeformen forbliver inden for det ikke-lineære område af transistorens inputkarakteristik, nemlig mellem 0V og 0,6V. Det grundlæggende arrangement af klasse A forstærker er givet nedenfor:
I klasse A-forstærkere spredes en betydelig del af den effekt, der genereres af forstærkeren, som varme, hvilket resulterer i spild. Hovedårsagen til den lave effektivitet af klasse A-forstærkere er den kontinuerlige forspænding af transistorerne, hvilket resulterer i en lille strømstrøm selv i fravær af et indgangssignal.
Klasse A-forstærkerne kan også kobles direkte. En direkte koblet klasse A-forstærker forbinder belastning til transistorens udgang ved hjælp af en transformer. En koblingstransformator letter effektiv impedanstilpasning mellem belastning og output, og tjener således som en væsentlig bidragyder til øget effektivitet.
Kredsløbet omfatter spændingsdelermodstande R1 og R2 samt en forspændingsmodstand og en emitter Re, som tjener til at stabilisere kredsløbet. En bypass-kondensator CE og modstanden Re er forbundet parallelt ved emitteren for at reducere de transiente effekter. Indgangskondensatoren, også kendt som koblingskondensatoren (Cin), tjener til at koble indgangssignalets vekselspænding til bunden af transistoren, mens den forhindrer jævnstrøm fra det foregående trin i at passere igennem.
I princippet går strøm gennem kollektorens resistive belastning, hvilket resulterer i en jævnstrømsspredning i den. Derfor omdannes jævnstrøm (DC) strøm til varmeenergi inde i belastningen uden at generere vekselstrøm (AC) effekt. Det anbefales dog ikke at overføre den elektriske strøm direkte gennem outputenheden. For at nå dette mål anvendes en specifik konfiguration ved at bruge en passende transformer til at etablere en forbindelse mellem belastningen og forstærkeren, som det ses i ovennævnte diagram.
Impedanstilpasning
Processen med at opnå impedanstilpasning involverer ændring af forstærkerens udgangsimpedans på en sådan måde, at den matcher dens indgangsimpedans.
Impedanstilpasning kan opnås ved omhyggeligt at vælge antallet af vindinger i hovedviklingen for at sikre, at dens samlede impedans matcher transistorens udgangsimpedans. På samme måde skal antallet af vindinger i sekundærviklingen vælges for at skabe en nettoimpedans, der også matcher indgangsimpedansen.
Output egenskaber
Baseret på nedenstående diagram er det tydeligt, at Q-punktet er præcist placeret i midtpunktet af AC-belastningslinjen, og transistoren forbliver ledende gennem inputbølgeformen. Den maksimale effektivitet er 50 % i klasse A-forstærkere.
I praktiske applikationer kan systemeffektiviteten reduceres betydeligt, potentielt så meget som 25 %, på grund af faktorer som kapacitiv kobling og tilstedeværelsen af induktive belastninger såsom højttalere. Med andre ord spildes næsten 75 % af strømmen inde i forstærkeren. En betydelig del af effekttabet sker som varme inde i de aktive komponenter, især transistorerne.
Konklusion
Klasse A-forstærkere forstærker og leder hele indgangssignalet ved udgangen. De fungerer uden afbrydelser og har en meget enkel konfiguration. Men på grund af kontinuerlig drift er de tilbøjelige til strømtab og kræver køleplader for at afbøde varmeeffekter.