Klassifizierung von Leistungsverstärkern
Die Leistungsverstärker verstärken den Leistungspegel des Signals. Diese Verstärkung erfolgt in der letzten Stufe in Audioanwendungen. Die Anwendungen in Bezug auf Funkfrequenzen verwenden Funkleistungsverstärker. Aber dieoperating pointeines Transistors spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Bestimmung des Wirkungsgrades des Verstärkers. Dasmain classification wird basierend auf dieser Betriebsart durchgeführt.
Die Klassifizierung erfolgt anhand ihrer Frequenzen und auch anhand ihrer Betriebsart.
Klassifizierung nach Frequenzen
Leistungsverstärker werden basierend auf den von ihnen verarbeiteten Frequenzen in zwei Kategorien unterteilt. Sie sind wie folgt.
Audio Power Amplifiers- Die Audio-Leistungsverstärker erhöhen den Leistungspegel von Signalen mit einem Audiofrequenzbereich (20 Hz bis 20 kHz). Sie sind auch bekannt alsSmall signal power amplifiers.
Radio Power Amplifiers- Funkleistungsverstärker oder abgestimmte Leistungsverstärker erhöhen den Leistungspegel von Signalen mit einem Funkfrequenzbereich (3 kHz bis 300 GHz). Sie sind auch bekannt alslarge signal power amplifiers.
Klassifizierung nach Betriebsart
Auf der Basis der Betriebsart, dh des Teils des Eingangszyklus, während dessen Kollektorstrom fließt, können die Leistungsverstärker wie folgt klassifiziert werden.
Class A Power amplifier - Wenn der Kollektorstrom während des gesamten Signalzyklus jederzeit fließt, wird der Leistungsverstärker als bezeichnet class A power amplifier.
Class B Power amplifier - Wenn der Kollektorstrom nur während der positiven Halbwelle des Eingangssignals fließt, wird der Leistungsverstärker als bezeichnet class B power amplifier.
Class C Power amplifier - Wenn der Kollektorstrom weniger als die Hälfte des Eingangssignals fließt, wird der Leistungsverstärker als bezeichnet class C power amplifier.
Es bildet sich ein weiterer Verstärker namens Class AB-Verstärker, wenn wir die Class A- und Class B-Verstärker kombinieren, um die Vorteile beider zu nutzen.
Bevor wir auf die Details dieser Verstärker eingehen, werfen wir einen Blick auf die wichtigen Begriffe, die berücksichtigt werden müssen, um die Effizienz eines Verstärkers zu bestimmen.
Leistungsbedingungen
Das Hauptziel eines Leistungsverstärkers besteht darin, eine maximale Ausgangsleistung zu erzielen. Um dies zu erreichen, sind die wichtigen Faktoren zu berücksichtigen, die Kollektoreffizienz, die Verlustleistung und die Verzerrung. Lassen Sie uns sie im Detail durchgehen.
Kollektoreffizienz
Dies erklärt, wie gut ein Verstärker Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Wenn die Gleichstromversorgung von der Batterie gegeben wird, aber kein Wechselstromsignaleingang gegeben ist, wird der Kollektorausgang in einem solchen Zustand wie beobachtetcollector efficiency.
Der Kollektorwirkungsgrad ist definiert als
$$ \ eta = \ frac {Durchschnitt \: Wechselstrom \: Leistung \: Ausgang} {Durchschnitt \: Gleichstrom \: Leistung \: Eingang \: zu \: Transistor} $$
Zum Beispiel, wenn die Batterie 15 W liefert und die Wechselstromausgangsleistung 3 W beträgt. Dann beträgt der Transistorwirkungsgrad 20%.
Das Hauptziel eines Leistungsverstärkers ist es, einen maximalen Kollektorwirkungsgrad zu erzielen. Je höher der Wert der Kollektoreffizienz ist, desto effizienter ist der Verstärker.
Verlustleistung
Jeder Transistor wird während seines Betriebs erwärmt. Wenn ein Leistungstransistor große Ströme verarbeitet, wird er stärker erwärmt. Diese Wärme erhöht die Temperatur des Transistors, wodurch sich der Betriebspunkt des Transistors ändert.
Um die Betriebspunktstabilität aufrechtzuerhalten, muss die Temperatur des Transistors in zulässigen Grenzen gehalten werden. Dazu muss die erzeugte Wärme abgeführt werden. Eine solche Kapazität wird als Verlustleistung bezeichnet.
Power dissipation capabilitykann als die Fähigkeit eines Leistungstransistors definiert werden, die darin entwickelte Wärme abzuleiten. Metallgehäuse, sogenannte Kühlkörper, werden verwendet, um die in Leistungstransistoren erzeugte Wärme abzuleiten.
Verzerrung
Ein Transistor ist eine nichtlineare Vorrichtung. Im Vergleich zur Eingabe treten nur wenige Abweichungen in der Ausgabe auf. In Spannungsverstärkern ist dieses Problem nicht vorherrschend, da kleine Ströme verwendet werden. Bei Leistungsverstärkern tritt jedoch das Problem der Verzerrung auf, da große Ströme verwendet werden.
Distortionist definiert als die Änderung der Ausgangswellenform von der Eingangswellenform des Verstärkers. Ein Verstärker mit geringerer Verzerrung erzeugt eine bessere Ausgabe und wird daher als effizient angesehen.