Abbiamo già discusso, il classi e classificazioni degli amplificatori di potenza nei nostri articoli precedenti. I circuiti dell'amplificatore di potenza vengono utilizzati per fornire un'elevata potenza per pilotare i carichi come gli altoparlanti. Gli amplificatori di potenza sono classificati in base alla loro modalità di funzionamento che è la porzione del ciclo di ingresso durante la quale si prevede che fluisca la corrente del collettore. Su questa base, gli amplificatori di potenza sono classificati come di seguito riportato. In questo articolo, discuteremo in dettaglio dell'amplificatore di classe A.
- Amplificatore di potenza in classe A.
- Amplificatore di potenza in classe B.
- Amplificatore di potenza in classe C.
- Amplificatore di potenza in classe AB
- Amplificatori di potenza in classe D, E, G, S, T. (Commutazione degli amplificatori di potenza)
Generalmente, gli amplificatori di potenza (segnale grande) vengono utilizzati negli stadi di uscita di un sistema di amplificazione audio per pilotare un carico di altoparlanti. Un tipico altoparlante ha un'impedenza compresa tra 4Ω e 8Ω, quindi un amplificatore di potenza deve essere in grado di fornire le correnti di picco elevate richieste per pilotare l'altoparlante a bassa impedenza.
Amplificatore di potenza in classe A.
Nell'amplificatore di classe A, se la corrente del collettore scorre continuamente durante l'intero ciclo del segnale di ingresso, l'amplificatore di potenza è noto come amplificatore di potenza di classe A. È meno utilizzato per stadi di uscita di potenza più elevata, poiché ha una scarsa efficienza.
Lo scopo della polarizzazione di classe A è di rendere l'amplificatore relativamente privo di rumore facendo uscire la forma d'onda del segnale dalla regione tra 0 V e 0,6 V in cui la caratteristica di ingresso del transistor non è lineare.
Il design dell'amplificatore di classe A produce un buon amplificatore lineare, ma la maggior parte della potenza prodotta da l'amplificatore va spreco sotto forma di calore. Poiché i transistor nell'amplificatore di classe A sono sempre polarizzati in avanti, passa poca corrente anche se non c'è segnale in ingresso e questo è il motivo principale della sua scarsa efficienza. Lo schema elettrico dell'amplificatore di potenza in classe A ad accoppiamento diretto è mostrato nella figura seguente.
Amplificatore di classe A accoppiato a trasformatore
Il circuito mostrato sopra è un amplificatore di classe A direttamente accoppiato. Un amplificatore in cui il carico è accoppiato all'uscita di il transistor l'utilizzo di un trasformatore è chiamato amplificatore ad accoppiamento diretto.
Usando la tecnica di accoppiamento del trasformatore, l'efficienza di un amplificatore può essere notevolmente migliorata. Il trasformatore di accoppiamento fornisce una buona corrispondenza dell'impedenza tra il carico e l'uscita ed è la ragione principale alla base del miglioramento dell'efficienza.
Generalmente, la corrente scorre attraverso il carico resistivo del collettore, questo causerà lo spreco della potenza CC in esso. Di conseguenza, questa potenza CC viene dissipata nel carico sotto forma di calore e non fornisce alcuna alimentazione CA in uscita.
Quindi non è consigliabile far passare la corrente direttamente attraverso il dispositivo di uscita (es: altoparlante).
Per questo motivo, una speciale disposizione realizzata utilizzando un trasformatore adatto per accoppiare il carico all'amplificatore come indicato nel circuito sopra.
Il circuito ha i resistori divisori di potenziale R1 e R2, il resistore di polarizzazione e di bypass dell'emettitore Re, utilizzato per la stabilizzazione del circuito. Il condensatore di bypass dell'emettitore CE e il resistore dell'emettitore Re sono collegati in parallelo per impedire la tensione CA.
Il condensatore di ingresso Cin ( Condensatore di accoppiamento ) utilizzato per accoppiare la tensione del segnale di ingresso AC alla base del transistor e blocca la DC dallo stadio precedente.
PER trasformatore step-down dotato di un opportuno rapporto di rotazione per accoppiare il collettore ad alta impedenza ad un carico a bassa impedenza.
Adattamento dell'impedenza dell'amplificatore di classe A.
Adeguamento dell'impedenza può essere fatto impostando l'impedenza di uscita dell'amplificatore uguale all'impedenza di ingresso del carico. Questo è un principio importante per il trasferimento della massima potenza (in accordo con il teorema del trasferimento della massima potenza).
Qui l'adattamento dell'impedenza può essere ottenuto selezionando il numero di spire del primario in modo che la sua impedenza netta sia uguale all'impedenza di uscita del transistor e selezionando il numero di spire del secondario in modo che la sua impedenza netta sia uguale all'impedenza di ingresso dell'altoparlante.
Caratteristiche di uscita dell'amplificatore di potenza di classe A.
Dalla figura sotto, possiamo osservare che il punto Q è posizionato esattamente al centro della linea di carico CA e il transistor conduce per ogni punto della forma d'onda di ingresso. L'efficienza massima teorica di un amplificatore di potenza di Classe A è del 50%.
Caratteristiche di uscita dell'amplificatore di potenza di classe A - Linea di carico CA.
In pratica, con l'accoppiamento capacitivo e carichi induttivi (altoparlanti), l'efficienza può diminuire fino al 25%. Ciò significa che il 75% della potenza assorbita dall'amplificatore dalla linea di alimentazione viene sprecata.
La maggior parte della potenza sprecata viene persa sotto forma di calore sugli elementi attivi (transistor). Di conseguenza, anche un amplificatore di potenza in Classe A moderatamente alimentato richiede un grande alimentatore e un grande dissipatore di calore.
Vantaggi e svantaggi dell'amplificatore di classe A ad accoppiamento diretto
Usiamo gli amplificatori di potenza per vari scopi a seconda del vincolo. Ogni amplificatore di potenza di classe ha i suoi vantaggi e svantaggi in termini di affidabilità ed efficienza.
Vantaggi dell'amplificatore di classe A.
- Ha un'alta fedeltà grazie alla replica esatta in uscita di un segnale in ingresso.
- Ha migliorato la risposta ad alta frequenza perché il dispositivo attivo è acceso a tempo pieno, ovvero non è necessario alcun tempo per accendere il dispositivo.
- Non c'è distorsione di crossover perché il dispositivo attivo conduce per l'intero ciclo del segnale di ingresso.
- La configurazione single-ended può essere facilmente e praticamente realizzata in ampli di classe A.
Svantaggi dell'amplificatore di classe A.
- A causa della grande alimentazione e del dissipatore di calore, l'amplificatore di classe A è costoso e ingombrante.
- Ha una scarsa efficienza.
- A causa dell'accoppiamento del trasformatore, la risposta in frequenza non è così buona.
Applicazioni dell'amplificatore di classe A.
- L'amplificatore in classe A più adatto per sistemi musicali all'aperto, poiché il transistor riproduce l'intera forma d'onda audio senza mai interrompersi. Di conseguenza, il suono è molto chiaro e più lineare, cioè contiene livelli di distorsione molto più bassi.
- Di solito sono molto grandi, pesanti e producono quasi 4-5 watt di energia termica per watt di uscita. Pertanto, sono molto calde e necessitano di molta ventilazione. Quindi non sono affatto ideali per un'auto e raramente sono accettabili in una casa.
Spero che questo articolo vi piaccia. Per qualsiasi domanda, suggerimento o Ultimi progetti elettronici informazioni, si prega di commentare di seguito. Apprezziamo sempre i tuoi suggerimenti.
