Wzmacniacze mocy klasy A.

Poznaliśmy już szczegóły polaryzacji tranzystora, co jest bardzo ważne dla pracy tranzystora jako wzmacniacza. Stąd, aby uzyskać wierne wzmocnienie, polaryzacja tranzystora musi być wykonana w taki sposób, aby wzmacniacz działał w obszarze liniowym.

Wzmacniacz mocy klasy A to taki, w którym prąd wyjściowy płynie przez cały cykl zasilania wejściowego AC. Stąd cały sygnał obecny na wejściu jest wzmacniany na wyjściu. Poniższy rysunek przedstawia schemat obwodu wzmacniacza mocy klasy A.

Z powyższego rysunku można zauważyć, że transformator jest obecny na kolektorze jako obciążenie. Użycie transformatora pozwala na dopasowanie impedancji, co skutkuje przeniesieniem maksymalnej mocy na obciążenie np. Głośnik.

Punkt pracy tego wzmacniacza znajduje się w obszarze liniowym. Jest tak dobrany, że prąd płynie przez cały cykl wejściowy AC. Poniższy rysunek wyjaśnia wybór punktu pracy.

Charakterystykę wyjściową z punktem pracy Q przedstawiono na powyższym rysunku. Tutaj (I _c ) _Q i (V _ce ) _Q reprezentują brak prądu kolektora sygnału i napięcia odpowiednio między kolektorem a emiterem. Po przyłożeniu sygnału punkt Q przesuwa się do Q ₁ i Q ₂ . Prąd wyjściowy rośnie do (I _c ) _max i maleje do (I _c ) _min . Podobnie, napięcie kolektor-emiter wzrasta do (V _ce ) _max i spada do (V _ce ) _min .

DC Moc pobierana z akumulatora kolektora V _cc jest podana przez

$$ P_ {in} = napięcie \ razy prąd = V_ {CC} (I_C) _Q $$

Ta moc jest używana w następujących dwóch częściach -

Moc rozpraszana w obciążeniu kolektora w postaci ciepła podawanego przez

$$ P_ {RC} = (prąd) ^ 2 \ times opór = (I_C) ^ 2_Q R_C $$

Moc podawana do tranzystora jest podana przez

$$ P_ {tr} = P_ {in} - P_ {RC} = V_ {CC} - (I_C) ^ 2_Q R_C $$

Po przyłożeniu sygnału moc przekazana do tranzystora jest wykorzystywana w następujących dwóch częściach -

Moc AC rozwijana przez rezystory obciążenia RC, która stanowi moc wyjściową AC.

$$ (P_O) _ {ac} = I ^ 2 R_C = \ frac {V ^ 2} {R_C} = \ left (\ frac {V_m} {\ sqrt {2}} \ right) ^ 2 \ frac {1 } {R_C} = \ frac {V_m ^ 2} {2R_C} $$

Gdzie I to wartość skuteczna prądu przemiennego prądu wyjściowego przez obciążenie, V jest wartością skuteczną napięcia przemiennego, a V_m to maksymalna wartość V.
Moc DC rozpraszana przez tranzystor (obszar kolektora) w postaci ciepła, tj. (P _C ) _dc

Cały przepływ mocy przedstawiliśmy na poniższym schemacie.

Ten wzmacniacz mocy klasy A może wzmacniać małe sygnały z najmniejszymi zniekształceniami, a wyjście będzie dokładną repliką wejścia o zwiększonej sile.

Let us now try to draw some expressions to represent efficiencies.

Ogólna wydajność

Całkowita sprawność obwodu wzmacniacza jest podana przez

$$ (\ eta) _ {ogólnie} = \ frac {ac \: moc \: dostarczone \: do \: \: obciążenie} {suma \: moc \: dostarczone \: przez \: dc \: dostawa} $ $

$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

Wydajność kolektora

Wydajność kolektora tranzystora jest określona jako

$$ (\ eta) _ {kolektor} = \ frac {średnia \: ac \: moc \: wyjście} {średnia \: dc \: moc \: wejście \: do \: tranzystor} $$

$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $$

Wyrażenie ogólnej wydajności

$$ (P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ times I_ {rms} $$

$$ = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] \ times \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}} {2} \ right] $$

$$ = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}]} { 8} $$

W związku z tym

$$ (\ eta) _ {ogólnie} = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C ) _ {min}]} {8 \ times V_ {CC} (I_C) _Q} $$