クラスABおよびクラスCパワーアンプ

これまでに説明したクラスAおよびクラスBのアンプには、いくつかの制限があります。ここで、これら2つを組み合わせて、非効率性なしにクラスAとクラスBの両方のアンプのすべての利点を備えた新しい回路を作成してみましょう。その前に、次のような別の重要な問題についても説明します。Cross over distortion、クラスBの出力はと遭遇します。

クロスオーバー歪み

プッシュプル構成では、2つの同一のトランジスタが次々に導通し、生成される出力は両方の組み合わせになります。

信号がゼロ電圧ポイントで1つのトランジスタから別のトランジスタに変化またはクロスオーバーすると、出力波形にある程度の歪みが生じます。トランジスタが導通するためには、ベースエミッタ接合がカットオフ電圧である0.7vと交差する必要があります。トランジスタがOFFからONする、またはON状態からOFFするまでの時間は、transition period。

ゼロ電圧ポイントでは、トランジスタを一方から他方に切り替える遷移期間がその影響を及ぼし、両方のトランジスタが同時にオフになる場合があります。このようなインスタンスは、Flat spot または Dead band 出力波形について。

上の図は、出力波形で顕著であるクロスオーバー歪みを明確に示しています。これが主な欠点です。このクロスオーバー歪み効果により、出力波形の全体的なピークツーピーク値も減少し、最大出力が減少します。これは、以下に示すように、波形の非線形特性によってより明確に理解できます。

このクロスオーバー歪みは、大きな入力信号ではあまり目立たないが、小さな入力信号では深刻な妨害を引き起こすことが理解されている。このクロスオーバー歪みは、アンプの導通が半サイクルを超える場合に排除できるため、両方のトランジスタが同時にオフになることはありません。

このアイデアは、以下で説明するように、クラスAとクラスBの両方の増幅器の組み合わせであるクラスAB増幅器の発明につながります。

クラスABパワーアンプ

名前が示すように、クラスABは、クラスAとクラスBのタイプのアンプを組み合わせたものです。クラスAは効率が低く、クラスBは歪みの問題があるため、このクラスABは、両方のクラスの利点を利用して、これら2つの問題を解消するために登場しました。

クロスオーバー歪みは、遷移期間中に両方のトランジスタが同時にオフになったときに発生する問題です。これを排除するには、条件を半サイクル以上選択する必要があります。したがって、動作中のトランジスタがカットオフ状態に切り替わる前に、もう一方のトランジスタが導通状態になります。これは、次の回路図に示すように、クラスAB構成を使用することによってのみ実現されます。

したがって、クラスABアンプの設計では、各プッシュプルトランジスタはクラスBの導通の半サイクルよりわずかに長く導通しますが、クラスAの導通の全サイクルよりはるかに短くなります。

クラスABアンプの導通角は、選択した動作点に応じて180 ^°から360 ^°の間です。これは、下の図の助けを借りて理解されます。

ダイオードを用いて所定の小さなバイアス電圧は、D ₁及びD _2は、上記の図に示すように、カットオフ点以上であることが動作点を助けます。したがって、クラスABの出力波形は、上の図に示すようになります。クラスBによって作成されたクロスオーバー歪みは、このクラスABによって克服され、クラスAとBの非効率性は回路に影響を与えません。

したがって、クラスABは、効率と直線性の点でクラスAとクラスBの間の適切な妥協点であり、効率は約50％から60％に達します。クラスA、B、ABアンプは次のように呼ばれますlinear amplifiers これは、出力信号の振幅と位相が入力信号の振幅と位相に線形に関連しているためです。