변압기 결합 클래스 A 전력 증폭기
이전 장에서 설명한 클래스 A 전력 증폭기는 AC 입력 공급 장치의 전체주기 동안 출력 전류가 흐르는 회로입니다. 우리는 또한 낮은 출력 전력 및 효율성과 같은 단점에 대해서도 배웠습니다. 이러한 영향을 최소화하기 위해 트랜스포머 커플 링 클래스 A 전력 증폭기가 도입되었습니다.
그만큼 construction of class A power amplifier아래 그림의 도움으로 이해할 수 있습니다. 이것은 일반 증폭기 회로와 유사하지만 컬렉터 부하에서 변압기와 연결됩니다.
여기서 R 1 및 R 2 는 전위 분배기 배열을 제공합니다. 저항 Re는 안정화를 제공하고 C e 는 바이 패스 커패시터이며 R e 는 ac 전압을 방지합니다. 여기에 사용되는 변압기는 강압 변압기입니다.
변압기의 고 임피던스 1 차측은 고 임피던스 콜렉터 회로에 연결됩니다. 낮은 임피던스 보조는 부하에 연결됩니다 (일반적으로 시끄러운 스피커).
트랜스포머 액션
콜렉터 회로에 사용되는 변압기는 임피던스 매칭을위한 것입니다. R L은 변압기의 2 차측에 접속 된 부하이다. R L '는 변압기의 1 차측에 반영된 부하입니다.
1 차의 턴 수는 n 1 이고 2 차는 n 2 입니다. V 1 및 V 2를 1 차 및 2 차 전압으로, I 1 및 I 2를 각각 1 차 및 2 차 전류로 설정합니다. 아래 그림은 변압기를 명확하게 보여줍니다.
우리는 알고 있습니다
$$ \ frac {V_1} {V_2} = \ frac {n_1} {n_2} \ : 및 \ : \ frac {I_1} {I_2} = \ frac {n_1} {n_2} $$
또는
$$ V_1 = \ frac {n_1} {n_2} V_2 \ : 및 \ : I_1 = \ frac {n_1} {n_2} I_2 $$
그 후
$$ \ frac {V_1} {I_1} = \ left (\ frac {n_1} {n_2} \ right) ^ 2 \ frac {V_2} {I_2} $$
그러나 V 1 / I 1 = R L '= 유효 입력 저항
그리고 V 2 / I 2 = R L = 유효 출력 저항
따라서,
$$ R_L '= \ 왼쪽 (\ frac {n_1} {n_2} \ 오른쪽) ^ 2 R_L = n ^ 2 R_L $$
어디
$$ n = \ frac {number \ : of \ : 회전 \ : in \ : primary} {number \ : of \ : 회전 \ : in \ : secondary} = \ frac {n_1} {n_2} $$
강압 변압기에서 적절한 권선비를 취하여 전력 증폭기를 일치시킬 수 있습니다.
회로 작동
신호로 인한 콜렉터 전류의 피크 값이 0 신호 콜렉터 전류와 같으면 최대 AC 전원 출력이 얻어집니다. 따라서 완전한 증폭을 달성하려면 작동 지점이 부하 라인의 중앙에 있어야합니다.
작동 지점은 신호가 적용될 때 분명히 다릅니다. 콜렉터 전압은 콜렉터 전류와 반대 위상으로 다릅니다. 컬렉터 전압의 변화는 변압기의 1 차측에 나타납니다.
회로 분석
1 차측의 전력 손실은 저항이 매우 작기 때문에 무시할 수있는 수준이라고 가정합니다.
DC 조건에서의 입력 전력은
$$ (P_ {in}) _ {dc} = (P_ {tr}) _ {dc} = V_ {CC} \ times (I_C) _Q $$
클래스 A 증폭기의 최대 용량에서 전압은 (V ce ) max 에서 0으로, 전류는 (I c ) max 에서 0으로 변동 합니다.
그 후
$$ V_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max}-(V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2V_ {CC}} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} $$
$$ I_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max}-(I_C) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2 (I_C) _Q} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {(I_C) _Q} {\ sqrt {2}} $$
따라서,
$$ (P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ times I_ {rms} = \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {(I_C) _Q} {\ sqrt { 2}} = \ frac {V_ {CC} \ times (I_C) _Q} {2} $$
따라서,
수집기 효율성 = $ \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $
또는,
$$ (\ eta) _ {collector} = \ frac {V_ {CC} \ times (I_C) _Q} {2 \ times V_ {CC} \ times (I_C) _Q} = \ frac {1} {2} $ $
$$ = \ frac {1} {2} \ times 100 = 50 \ % $$
A 급 전력 증폭기의 효율은 거의 30 %에 육박하는 반면 변압기 결합 형 A 급 전력 증폭기를 사용하여 50 %까지 향상되었습니다.
장점
변압기 결합 클래스 A 전력 증폭기의 장점은 다음과 같습니다.
- 베이스 또는 콜렉터 저항에서 신호 전력 손실이 없습니다.
- 우수한 임피던스 매칭이 이루어집니다.
- 이득이 높습니다.
- DC 절연이 제공됩니다.
단점
변압기 결합 클래스 A 전력 증폭기의 단점은 다음과 같습니다.
- 저주파 신호는 상대적으로 덜 증폭됩니다.
- 험 노이즈는 변압기에서 발생합니다.
- 변압기는 부피가 크고 비용이 많이 듭니다.
- 주파수 응답이 나쁩니다.
응용
변압기 결합 클래스 A 전력 증폭기의 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
이 회로는 임피던스 매칭이 주요 기준 인 곳입니다.
이들은 드라이버 증폭기로 사용되며 때로는 출력 증폭기로 사용됩니다.