Amplificatori di potenza di classe AB e C.

L'amplificatore di classe A e di classe B finora discusso ha poche limitazioni. Cerchiamo ora di combinare questi due per ottenere un nuovo circuito che avrebbe tutti i vantaggi di entrambi gli amplificatori in classe A e in classe B senza le loro inefficienze. Prima di ciò, esaminiamo anche un altro problema importante, chiamato asCross over distortion, l'uscita della classe B incontra.

Distorsione incrociata

Nella configurazione push-pull, i due transistor identici entrano in conduzione, uno dopo l'altro e l'uscita prodotta sarà la combinazione di entrambi.

Quando il segnale cambia o passa da un transistor all'altro nel punto di tensione zero, produce una quantità di distorsione alla forma d'onda in uscita. Affinché un transistor possa condurre, la giunzione dell'emettitore di base deve attraversare 0,7 V, la tensione di interruzione. Il tempo impiegato da un transistor per attivarsi da OFF o per disattivarsi dallo stato ON è chiamatotransition period.

Nel punto di tensione zero, il periodo di transizione di commutazione dei transistor dall'uno all'altro ha il suo effetto che porta ai casi in cui entrambi i transistor sono OFF alla volta. Tali istanze possono essere chiamate comeFlat spot o Dead band sulla forma d'onda in uscita.

La figura sopra mostra chiaramente la distorsione dell'incrocio che è prominente nella forma d'onda di uscita. Questo è il principale svantaggio. Questo effetto di distorsione incrociata riduce anche il valore complessivo da picco a picco della forma d'onda di uscita che a sua volta riduce la potenza di uscita massima. Ciò può essere compreso più chiaramente attraverso la caratteristica non lineare della forma d'onda come mostrato di seguito.

Resta inteso che questa distorsione di cross-over è meno pronunciata per segnali di ingresso di grandi dimensioni, laddove provoca gravi disturbi per segnali di ingresso piccoli. Questa distorsione incrociata può essere eliminata se la conduzione dell'amplificatore è più di mezzo ciclo, in modo che entrambi i transistor non si spengano contemporaneamente.

Questa idea porta all'invenzione dell'amplificatore di classe AB, che è la combinazione di entrambi gli amplificatori di classe A e B, come discusso di seguito.

Amplificatore di potenza in classe AB

Come suggerisce il nome, la classe AB è una combinazione di amplificatori di classe A e di classe B. Poiché la classe A ha il problema della bassa efficienza e la classe B ha il problema della distorsione, questa classe AB è emersa per eliminare questi due problemi, utilizzando i vantaggi di entrambe le classi.

La distorsione di cross over è il problema che si verifica quando entrambi i transistor sono spenti nello stesso istante, durante il periodo di transizione. Per eliminare questo problema, la condizione deve essere scelta per più di un mezzo ciclo. Quindi, l'altro transistor entra in conduzione, prima che il transistor operativo passi allo stato di interruzione. Ciò si ottiene solo utilizzando la configurazione di classe AB, come mostrato nello schema del circuito seguente.

Pertanto, nella progettazione dell'amplificatore di classe AB, ciascuno dei transistor push-pull conduce per poco più del mezzo ciclo di conduzione in classe B, ma molto meno dell'intero ciclo di conduzione della classe A.

L'angolo di conduzione dell'amplificatore di classe AB è compreso tra 180 ^° e 360 ^{° a} seconda del punto operativo selezionato. Questo è compreso con l'aiuto della figura sottostante.

La piccola tensione di polarizzazione data usando i diodi D ₁ e D ₂ , come mostrato nella figura sopra, aiuta il punto di lavoro a essere al di sopra del punto di taglio. Quindi la forma d'onda di uscita della classe AB risulta come si vede nella figura sopra. La distorsione di crossover creata dalla classe B viene superata da questa classe AB, così come le inefficienze delle classi A e B non influenzano il circuito.

Quindi, la classe AB è un buon compromesso tra la classe A e la classe B in termini di efficienza e linearità avendo l'efficienza che arriva dal 50% al 60% circa. Gli amplificatori di classe A, B e AB sono chiamati comelinear amplifiers perché l'ampiezza e la fase del segnale di uscita sono linearmente correlate all'ampiezza e alla fase del segnale di ingresso.

Amplificatore di potenza di classe C.

Quando la corrente del collettore scorre per meno della metà del ciclo del segnale di ingresso, l'amplificatore di potenza è noto come class C power amplifier.

L'efficienza dell'amplificatore di classe C è elevata mentre la linearità è scarsa. L'angolo di conduzione per la classe C è inferiore a 180 ^o . È generalmente intorno a 90 ^o , il che significa che il transistor rimane inattivo per più della metà del segnale di ingresso. Quindi, la corrente di uscita verrà erogata per meno tempo rispetto all'applicazione del segnale di ingresso.

La figura seguente mostra il punto di funzionamento e l'uscita di un amplificatore di classe C.

Questo tipo di polarizzazione offre un'efficienza molto migliorata di circa l'80% all'amplificatore, ma introduce una forte distorsione nel segnale di uscita. Utilizzando l'amplificatore di classe C, gli impulsi prodotti alla sua uscita possono essere convertiti in un'onda sinusoidale completa di una particolare frequenza utilizzando circuiti LC nel suo circuito collettore.