Leistungsverstärker der Klassen AB und C.
Der bisher diskutierte Verstärker der Klassen A und B weist nur wenige Einschränkungen auf. Versuchen wir nun, diese beiden zu kombinieren, um eine neue Schaltung zu erhalten, die alle Vorteile von Verstärkern der Klassen A und B ohne ihre Ineffizienzen bietet. Lassen Sie uns vorher noch ein weiteres wichtiges Problem durchgehen, das alsCross over distortiontrifft die Ausgabe der Klasse B auf.
Crossover-Verzerrung
In der Push-Pull-Konfiguration werden die beiden identischen Transistoren nacheinander geleitet, und der erzeugte Ausgang ist die Kombination aus beiden.
Wenn sich das Signal am Nullspannungspunkt von einem Transistor zum anderen ändert oder übergeht, erzeugt es eine gewisse Verzerrung der Ausgangswellenform. Für einen Transistor sollte der Basis-Emitter-Übergang 0,7 V, die Abschaltspannung, überschreiten, um zu leiten. Die Zeit, die ein Transistor benötigt, um von AUS auf EIN oder aus EIN zu schalten, wird als bezeichnettransition period.
Am Nullspannungspunkt wirkt sich die Übergangszeit des Umschaltens der Transistoren von einem zum anderen aus, was zu den Fällen führt, in denen beide Transistoren gleichzeitig ausgeschaltet sind. Solche Instanzen können als bezeichnet werdenFlat spot oder Dead band auf die Ausgangswellenform.
Die obige Abbildung zeigt deutlich die Überkreuzungsverzerrung, die in der Ausgangswellenform auffällt. Dies ist der Hauptnachteil. Dieser Überkreuzungsverzerrungseffekt verringert auch den Gesamtwert von Spitze zu Spitze der Ausgangswellenform, was wiederum die maximale Ausgangsleistung verringert. Dies kann durch die nichtlineare Charakteristik der Wellenform, wie unten gezeigt, klarer verstanden werden.
Es versteht sich, dass diese Überkreuzungsverzerrung bei großen Eingangssignalen weniger ausgeprägt ist, da sie bei kleinen Eingangssignalen schwere Störungen verursacht. Diese Überkreuzungsverzerrung kann beseitigt werden, wenn die Leitung des Verstärkers mehr als einen halben Zyklus beträgt, so dass nicht beide Transistoren gleichzeitig ausgeschaltet sind.
Diese Idee führt zur Erfindung eines Verstärkers der Klasse AB, bei dem es sich um die Kombination von Verstärkern der Klasse A und der Klasse B handelt, wie nachstehend erörtert wird.
Leistungsverstärker der Klasse AB
Wie der Name schon sagt, ist Klasse AB eine Kombination von Verstärkern der Klassen A und B. Da Klasse A das Problem eines geringen Wirkungsgrads hat und Klasse B ein Verzerrungsproblem aufweist, wird diese Klasse AB entwickelt, um diese beiden Probleme zu beseitigen, indem die Vorteile beider Klassen genutzt werden.
Die Überkreuzungsverzerrung ist das Problem, das auftritt, wenn beide Transistoren während der Übergangsperiode zum gleichen Zeitpunkt ausgeschaltet sind. Um dies zu beseitigen, muss die Bedingung für mehr als einen halben Zyklus gewählt werden. Daher wird der andere Transistor leitend, bevor der Betriebstransistor in den Abschaltzustand schaltet. Dies wird nur durch Verwendung der Konfiguration der Klasse AB erreicht, wie im folgenden Schaltplan gezeigt.
Daher leitet bei der Verstärkerauslegung der Klasse AB jeder der Gegentakttransistoren etwas mehr als den halben Leitungszyklus in Klasse B, jedoch viel weniger als den vollen Leitungszyklus der Klasse A.
Der Leitungswinkel der Klasse AB Verstärker ist irgendwo zwischen 180 o bis 360 o in Abhängigkeit von der Betriebspunkt ausgewählt wird . Dies wird mit Hilfe der folgenden Abbildung verstanden.
Die kleine Vorspannung, die unter Verwendung der Dioden D 1 und D 2 gegeben wird , wie in der obigen Figur gezeigt, hilft, dass der Betriebspunkt über dem Grenzpunkt liegt. Daher ergibt sich die Ausgangswellenform der Klasse AB wie in der obigen Abbildung gezeigt. Die durch Klasse B verursachte Überkreuzungsverzerrung wird durch diese Klasse AB überwunden, und die Ineffizienzen der Klassen A und B wirken sich nicht auf die Schaltung aus.
Die Klasse AB ist also ein guter Kompromiss zwischen Klasse A und Klasse B in Bezug auf Effizienz und Linearität, wobei der Wirkungsgrad etwa 50% bis 60% erreicht. Die Verstärker der Klassen A, B und AB werden als bezeichnetlinear amplifiers weil die Amplitude und Phase des Ausgangssignals linear mit der Amplitude und Phase des Eingangssignals zusammenhängen.
Leistungsverstärker der Klasse C.
Wenn der Kollektorstrom weniger als einen halben Zyklus des Eingangssignals fließt, ist der Leistungsverstärker bekannt als class C power amplifier.
Der Wirkungsgrad des Klasse-C-Verstärkers ist hoch, während die Linearität schlecht ist. Der Leitungswinkel für die Klasse C weniger als 180 o . Sie beträgt im Allgemeinen etwa 90 ° , was bedeutet, dass der Transistor für mehr als die Hälfte des Eingangssignals im Leerlauf bleibt. Der Ausgangsstrom wird also im Vergleich zum Anlegen des Eingangssignals kürzer geliefert.
Die folgende Abbildung zeigt den Betriebspunkt und den Ausgang eines Klasse-C-Verstärkers.
Diese Art der Vorspannung verleiht dem Verstärker einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad von etwa 80%, führt jedoch zu einer starken Verzerrung des Ausgangssignals. Unter Verwendung des Klasse-C-Verstärkers können die an seinem Ausgang erzeugten Impulse unter Verwendung von LC-Schaltungen in seiner Kollektorschaltung in eine vollständige Sinuswelle einer bestimmten Frequenz umgewandelt werden.