Wzmacniacze mocy klasy AB i klasy C.
Omawiane dotąd wzmacniacze w klasie A i B mają kilka ograniczeń. Spróbujmy teraz połączyć te dwa elementy, aby uzyskać nowy układ, który miałby wszystkie zalety zarówno wzmacniacza klasy A, jak i klasy B bez ich nieefektywności. Wcześniej zajmijmy się jeszcze innym ważnym problemem, zwanym asCross over distortion, wyjście klasy B napotyka.
Zniekształcenie zwrotnicy
W konfiguracji przeciwsobnej dwa identyczne tranzystory przechodzą w stan przewodzenia, jeden po drugim, a wytwarzany sygnał wyjściowy będzie kombinacją obu.
Kiedy sygnał zmienia się lub przechodzi z jednego tranzystora na drugi w punkcie zerowym napięcia, powoduje to pewne zniekształcenie kształtu fali wyjściowej. Aby tranzystor mógł przewodzić, złącze bazowego emitera powinno przekraczać 0,7 V, napięcie odcięcia. Czas potrzebny do włączenia tranzystora ze stanu WYŁ. Lub wyłączenia ze stanu WŁ. Nazywa siętransition period.
W punkcie napięcia zerowego okres przejściowy przełączania tranzystorów z jednego na drugi ma swój wpływ, co prowadzi do przypadków, w których oba tranzystory są wyłączone jednocześnie. Takie przypadki można nazwać jakoFlat spot lub Dead band na kształt fali wyjściowej.
Powyższy rysunek wyraźnie pokazuje zniekształcenia krzyżowe, które są widoczne w przebiegu wyjściowym. To jest główna wada. Ten efekt zniekształcenia krzyżowego zmniejsza również ogólną wartość szczytową do wartości szczytowej przebiegu wyjściowego, co z kolei zmniejsza maksymalną moc wyjściową. Można to lepiej zrozumieć dzięki nieliniowej charakterystyce przebiegu, jak pokazano poniżej.
Jest zrozumiałe, że to zniekształcenie zwrotnicy jest mniej wyraźne w przypadku dużych sygnałów wejściowych, ponieważ powoduje poważne zakłócenia w przypadku małych sygnałów wejściowych. To zniekształcenie krzyżowe można wyeliminować, jeśli przewodzenie wzmacniacza jest dłuższe niż pół cyklu, tak aby oba tranzystory nie były wyłączone w tym samym czasie.
Pomysł ten prowadzi do wynalezienia wzmacniacza klasy AB, będącego połączeniem wzmacniaczy klasy A i klasy B, jak omówiono poniżej.
Wzmacniacz mocy klasy AB
Jak sama nazwa wskazuje, klasa AB to połączenie wzmacniaczy klasy A i klasy B. Ponieważ klasa A ma problem z niską wydajnością, a klasa B ma problem ze zniekształceniami, ta klasa AB powstała, aby wyeliminować te dwa problemy, wykorzystując zalety obu klas.
Zniekształcenie krzyżowe to problem, który pojawia się, gdy oba tranzystory są wyłączone w tym samym momencie, w okresie przejściowym. Aby to wyeliminować, warunek należy wybrać na więcej niż pół cyklu. W związku z tym drugi tranzystor przechodzi w stan przewodzenia, zanim tranzystor roboczy przełączy się w stan odcięcia. Osiąga się to tylko przy użyciu konfiguracji klasy AB, jak pokazano na poniższym schemacie obwodu.
Dlatego w konstrukcji wzmacniacza pracującego w klasie AB każdy z tranzystorów przeciwsobnych przewodzi nieco dłużej niż pół cyklu przewodzenia w klasie B, ale znacznie krócej niż cały cykl przewodzenia w klasie A.
Kąt przewodzenia wzmacniacza klasy AB wynosi od 180 o do 360 o, w zależności od wybranego punktu pracy. Można to zrozumieć za pomocą poniższego rysunku.
Małe napięcie polaryzacji podane za pomocą diod D 1 i D 2 , jak pokazano na powyższym rysunku, pomaga punktowi pracy znaleźć się powyżej punktu odcięcia. Stąd przebieg wyjściowy wyników klasy AB, jak widać na powyższym rysunku. Zniekształcenia zwrotnicy tworzone przez klasę B są przezwyciężane przez tę klasę AB, a także nieefektywności klas A i B nie mają wpływu na obwód.
Tak więc klasa AB jest dobrym kompromisem pomiędzy klasą A i klasą B pod względem sprawności i liniowości o sprawności sięgającej około 50% do 60%. Wzmacniacze klasy A, B i AB nazywane są jakolinear amplifiers ponieważ amplituda i faza sygnału wyjściowego są liniowo powiązane z amplitudą i fazą sygnału wejściowego.
Wzmacniacz mocy klasy C.
Gdy prąd kolektora płynie przez mniej niż połowę cyklu sygnału wejściowego, wzmacniacz mocy jest znany jako class C power amplifier.
Wydajność wzmacniacza klasy C jest wysoka, a liniowość słaba. Kąt przewodzenia dla klasy C jest mniejszy niż 180 o . Zwykle wynosi około 90 o , co oznacza, że tranzystor pozostaje bezczynny przez ponad połowę sygnału wejściowego. Tak więc prąd wyjściowy będzie dostarczany krócej w porównaniu z zastosowaniem sygnału wejściowego.
Poniższy rysunek przedstawia punkt pracy i moc wyjściową wzmacniacza klasy C.
Ten rodzaj polaryzacji zapewnia znacznie lepszą wydajność wzmacniacza o około 80%, ale wprowadza duże zniekształcenia w sygnale wyjściowym. Używając wzmacniacza klasy C, impulsy wytwarzane na jego wyjściu można przekształcić w kompletną falę sinusoidalną o określonej częstotliwości, wykorzystując obwody LC w obwodzie kolektora.