Amplificatore di potenza in classe A accoppiato a trasformatore
L'amplificatore di potenza in classe A, come discusso nel capitolo precedente, è il circuito in cui scorre la corrente di uscita per l'intero ciclo dell'alimentazione in ingresso CA. Abbiamo anche imparato a conoscere gli svantaggi che ha come bassa potenza di uscita ed efficienza. Per ridurre al minimo questi effetti, è stato introdotto l'amplificatore di potenza in classe A accoppiato a trasformatore.
Il construction of class A power amplifierpuò essere compreso con l'aiuto della figura sottostante. Questo è simile al normale circuito dell'amplificatore ma collegato con un trasformatore nel carico del collettore.
Qui R 1 e R 2 forniscono una potenziale disposizione del divisore. Il resistore Re fornisce la stabilizzazione, C e è il condensatore di bypass e R e per prevenire la tensione CA. Il trasformatore utilizzato qui è un trasformatore step-down.
Il primario ad alta impedenza del trasformatore è collegato al circuito del collettore ad alta impedenza. Il secondario a bassa impedenza è collegato al carico (generalmente altoparlante).
Azione del trasformatore
Il trasformatore utilizzato nel circuito del collettore è per l'adattamento dell'impedenza. R L è il carico collegato nel secondario di un trasformatore. R L 'è il carico riflesso nel primario del trasformatore.
Il numero di turni nel primario è n 1 e il secondario n 2 . Siano V 1 e V 2 le tensioni primaria e secondaria e I 1 e I 2 rispettivamente le correnti primaria e secondaria. La figura seguente mostra chiaramente il trasformatore.
Lo sappiamo
$$ \ frac {V_1} {V_2} = \ frac {n_1} {n_2} \: e \: \ frac {I_1} {I_2} = \ frac {n_1} {n_2} $$
O
$$ V_1 = \ frac {n_1} {n_2} V_2 \: e \: I_1 = \ frac {n_1} {n_2} I_2 $$
Quindi
$$ \ frac {V_1} {I_1} = \ left (\ frac {n_1} {n_2} \ right) ^ 2 \ frac {V_2} {I_2} $$
Ma V 1 / I 1 = R L '= resistenza di ingresso effettiva
E V 2 / I 2 = R L = resistenza di uscita effettiva
Perciò,
$$ R_L '= \ left (\ frac {n_1} {n_2} \ right) ^ 2 R_L = n ^ 2 R_L $$
Dove
$$ n = \ frac {numero \: di \: giri \: in \: primaria} {numero \: di \: giri \: in \: secondario} = \ frac {n_1} {n_2} $$
Un amplificatore di potenza può essere abbinato prendendo il giusto rapporto di rotazione nel trasformatore step down.
Funzionamento del circuito
Se il valore di picco della corrente del collettore dovuto al segnale è uguale alla corrente del collettore del segnale zero, si ottiene la massima potenza in ca. Quindi, per ottenere un'amplificazione completa, il punto di lavoro dovrebbe trovarsi al centro della linea di carico.
Ovviamente il punto di lavoro varia quando viene applicato il segnale. La tensione del collettore varia in fase opposta alla corrente del collettore. La variazione della tensione del collettore appare sul primario del trasformatore.
Analisi dei circuiti
Si presume che la perdita di potenza nel primario sia trascurabile, poiché la sua resistenza è molto piccola.
La potenza in ingresso in condizioni cc sarà
$$ (P_ {in}) _ {dc} = (P_ {tr}) _ {dc} = V_ {CC} \ times (I_C) _Q $$
Sotto la capacità massima dell'amplificatore di classe A, la tensione oscilla da (V ce ) max a zero e la corrente da (I c ) max a zero.
Quindi
$$ V_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2V_ {CC}} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} $$
$$ I_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2 (I_C) _Q} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {(I_C) _Q} {\ sqrt {2}} $$
Perciò,
$$ (P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ times I_ {rms} = \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {(I_C) _Q} {\ sqrt { 2}} = \ frac {V_ {CC} \ times (I_C) _Q} {2} $$
Perciò,
Efficienza del raccoglitore = $ \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $
O,
$$ (\ eta) _ {collector} = \ frac {V_ {CC} \ times (I_C) _Q} {2 \ times V_ {CC} \ times (I_C) _Q} = \ frac {1} {2} $ $
$$ = \ frac {1} {2} \ times 100 = 50 \% $$
L'efficienza di un amplificatore di potenza di classe A è quasi del 30% mentre è stata migliorata del 50% utilizzando l'amplificatore di potenza di classe A accoppiato a trasformatore.
Vantaggi
I vantaggi dell'amplificatore di potenza in classe A accoppiato a trasformatore sono i seguenti.
- Nessuna perdita di potenza del segnale nella base o nelle resistenze del collettore.
- Si ottiene un eccellente adattamento dell'impedenza.
- Il guadagno è alto.
- Viene fornito l'isolamento CC.
Svantaggi
Gli svantaggi dell'amplificatore di potenza di classe A accoppiato a trasformatore sono i seguenti.
- I segnali a bassa frequenza sono comparativamente meno amplificati.
- Il ronzio è introdotto dai trasformatori.
- I trasformatori sono ingombranti e costosi.
- Scarsa risposta in frequenza.
Applicazioni
Le applicazioni dell'amplificatore di potenza in classe A accoppiato a trasformatore sono le seguenti.
Questo circuito è dove l'adattamento dell'impedenza è il criterio principale.
Questi sono usati come amplificatori driver e talvolta come amplificatori di uscita.