Võimsusvõimendid liigitatakse nende toimimise järgi, täpsemalt vastavalt segmendile ja sisendtsükli juhtivuse kestusele. Võimsusvõimendid jagunevad klassidesse A, AB, C, D ja E. See artikkel annab A-klassi võimendite põhjaliku analüüsi.
A-klassi võimendi
A-klassi võimsusvõimendi juhib voolu pidevalt kogu sisendsignaali tsükli jooksul. Madala kasuteguri tõttu kasutatakse seda võimendiklassi harvemini suurema võimsusega astmetes.
A-klassi võimendi tööpõhimõte
A-klassi võimendite põhieesmärk on minimeerida müra, tagades, et signaali lainekuju jääb transistori sisendkarakteristiku mittelineaarsesse piirkonda, nimelt vahemikku 0 V kuni 0,6 V. A-klassi võimendi põhipaigutus on toodud allpool:
A-klassi võimendites hajub märkimisväärne osa võimendi toodetud võimsusest soojusena, mille tulemuseks on raiskamine. A-klassi võimendite madala efektiivsuse peamiseks põhjuseks on transistoride pidev eelpingestamine, mille tulemuseks on väike vooluhulk ka sisendsignaali puudumisel.
A-klassi võimendeid saab ka otse ühendada. Otseühendusega A-klassi võimendi ühendab koormuse transistori väljundiga trafo abil. Ühendustrafo hõlbustab tõhusat impedantsi sobitamist koormuse ja väljundi vahel, toimides seega suure tõhususe suurendamise tegurina.
Ahel sisaldab pingejaguri takisteid R1 ja R2, samuti nihketakistit ja emitterit Re, mis aitavad ahelat stabiliseerida. Möödaviikkondensaator CE ja takisti Re on emitteris paralleelselt ühendatud, et vähendada mööduvaid mõjusid. Sisendkondensaator, tuntud ka kui sidestuskondensaator (Cin), ühendab sisendsignaali vahelduvpinge transistori alusega, takistades samal ajal eelmise astme alalisvoolu läbimist.
Põhimõtteliselt kulgeb vool läbi kollektori takistusliku koormuse, mille tulemuseks on alalisvoolu hajumine selles. Seetõttu muundatakse alalisvoolu (DC) võimsus koormuse sees soojusenergiaks ilma vahelduvvoolu (AC) väljundvõimsust tekitamata. Siiski ei ole soovitatav elektrivoolu otse väljundseadme kaudu üle kanda. Seetõttu rakendatakse selle eesmärgi saavutamiseks spetsiifilist konfiguratsiooni, kasutades sobivat trafot, et luua ühendus koormuse ja võimendi vahel, nagu on näha ülalmainitud diagrammil.
Impedantsi sobitamine
Takistuse sobitamise protsess hõlmab võimendi väljundtakistuse muutmist viisil, mis ühtib selle sisendtakistusega.
Takistuse sobitamist saab saavutada, valides hoolikalt põhimähise keerdude arvu, et tagada selle kogutakistuse vastavus transistori väljundtakistusega. Samamoodi tuleb valida sekundaarmähise keerdude arv, et tekitada netotakistus, mis ühtib ka sisendtakistusega.
Väljundomadused
Alloleva diagrammi põhjal on ilmne, et Q-punkt on täpselt positsioneeritud vahelduvvoolu koormusjoone keskpunktis ja transistor jääb juhtivaks kogu sisendlainekuju ulatuses. Maksimaalne kasutegur on A-klassi võimendites 50%.
Praktilistes rakendustes saab süsteemi efektiivsust oluliselt vähendada, potentsiaalselt kuni 25%, tänu sellistele teguritele nagu mahtuvuslik sidestus ja induktiivkoormuste olemasolu, nagu valjuhääldid. Teisisõnu, peaaegu 75% võimsusest läheb võimendi sees raisku. Märkimisväärne osa võimsuse hajumisest toimub soojusena aktiivsete komponentide, eriti transistoride sees.
Järeldus
A-klassi võimendid võimendavad ja juhivad väljundis kogu sisendsignaali. Need töötavad ilma katkestusteta ja on väga lihtsa konfiguratsiooniga. Kuid pideva töötamise tõttu võivad nad kaotada võimsust ja vajavad kütteefektide leevendamiseks jahutusradiaatoreid.