Wzmacniacz mocy klasy B.
Gdy prąd kolektora płynie tylko podczas dodatniego półcyklu sygnału wejściowego, wzmacniacz mocy jest znany jako class B power amplifier.
Operacja klasy B.
Polaryzacja tranzystora w pracy w klasie B jest taka, że przy zerowym sygnale nie będzie prądu kolektora. Plikoperating pointjest wybrany na napięcie odcięcia kolektora. Tak więc, gdy sygnał jest stosowany,only the positive half cycle jest wzmacniany na wyjściu.
Poniższy rysunek przedstawia przebiegi wejściowe i wyjściowe podczas pracy w klasie B.
Gdy sygnał jest doprowadzany, obwód jest spolaryzowany do przodu przez dodatnią połowę cyklu wejścia, a zatem płynie prąd kolektora. Ale podczas ujemnego półcyklu na wejściu obwód jest spolaryzowany odwrotnie i prąd kolektora będzie nieobecny. W związku z tymonly the positive half cycle jest wzmacniany na wyjściu.
Ponieważ ujemny półcykl jest całkowicie nieobecny, zniekształcenie sygnału będzie wysokie. Ponadto, gdy zastosowany sygnał wzrośnie, rozpraszanie mocy będzie większe. Ale w porównaniu do wzmacniacza mocy klasy A, wydajność wyjściowa jest zwiększona.
Cóż, aby zminimalizować wady i osiągnąć niskie zniekształcenia, wysoką sprawność i dużą moc wyjściową, w tym wzmacniaczu pracującym w klasie B zastosowano układ przeciwsobny.
Wzmacniacz push-pull klasy B.
Chociaż wydajność wzmacniacza mocy klasy B jest wyższa niż klasy A, ponieważ używana jest tylko połowa cyklu wejściowego, zniekształcenia są wysokie. Ponadto moc wejściowa nie jest w pełni wykorzystywana. Aby skompensować te problemy, we wzmacniaczu klasy B wprowadzono konfigurację przeciwsobną.
Budowa
Obwód wzmacniacza mocy typu push-pull klasy B składa się z dwóch identycznych tranzystorów T 1 i T 2, których podstawy są połączone z uzwojeniem wtórnym transformatora wejściowego z odczepem centralnym T r1 . Emitery są zwarte i kolektory są zasilane V CC przez uzwojenie pierwotne transformatora wyjściowego T r2 .
Układ obwodów wzmacniacza przeciwsobnego klasy B jest taki sam, jak układ wzmacniacza przeciwsobnego klasy A, z tym wyjątkiem, że tranzystory są spolaryzowane przy odcięciu, zamiast używać rezystorów polaryzujących. Poniższy rysunek przedstawia szczegóły budowy wzmacniacza mocy typu push-pull klasy B.
Działanie obwodu wzmacniacza przeciwsobnego klasy B opisano szczegółowo poniżej.
Operacja
Z obwodu wzmacniacza przeciwsobnego klasy B pokazanego na powyższym rysunku wynika, że oba transformatory są wyprowadzone centralnie. Gdy na wejściu nie jest podawany żaden sygnał, tranzystory T 1 i T 2 są w stanie odcięcia, a zatem nie płyną prądy kolektora. Ponieważ z V CC nie jest pobierany prąd , moc nie jest marnowana.
Podany sygnał wejściowy jest podawany na transformator wejściowy T r1, który rozdziela sygnał na dwa sygnały, które są przesunięte w fazie o 180 o . Te dwa sygnały są podawane na dwa identyczne tranzystory T 1 i T 2 . W dodatnim półcyklu baza tranzystora T 1 staje się dodatnia i płynie prąd kolektora. W tym samym czasie tranzystor T 2 jest ujemnej połówki cyklu, który rzuca tranzystor T 2 w stan odcięcia i stąd nie płynie prąd kolektora. Przebieg generowany jest tak, jak pokazano na poniższym rysunku.
Przez następne pół cyklu tranzystor T 1 przechodzi w stan odcięcia, a tranzystor T 2 przechodzi w stan przewodzenia, aby dostarczyć sygnał wyjściowy. Stąd dla obu cykli każdy tranzystor przewodzi naprzemiennie. Transformator wyjściowy T r3 służy do łączenia dwóch prądów wytwarzających prawie niezniekształcony przebieg wyjściowy.
Efektywność energetyczna wzmacniacza push-pull klasy B.
Prąd w każdym tranzystorze jest średnią wartością połowy pętli sinusoidalnej.
Dla pół pętli sinusoidalnej I dc jest podane przez
$$ I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} $$
W związku z tym,
$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right] $$
Tutaj wprowadzono współczynnik 2, ponieważ we wzmacniaczu przeciwsobnym są dwa tranzystory.
Wartość RMS prądu kolektora = $ (I_C) _ {max} / \ sqrt {2} $
Wartość RMS napięcia wyjściowego = $ V_ {CC} / \ sqrt {2} $
W idealnych warunkach maksymalnej mocy
W związku z tym,
$$ (P_O) _ {ac} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} = \ frac {( I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} $$
Teraz ogólna maksymalna wydajność
$$ \ eta_ {ogólnie} = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$
$$ = \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} $$
$$ = \ frac {\ pi} {4} = 0,785 = 78,5 \% $$
Sprawność kolektora byłaby taka sama.
Stąd wzmacniacz przeciwsobny klasy B poprawia wydajność niż wzmacniacz przeciwsobny klasy A.
Uzupełniający wzmacniacz symetryczny Push-Pull klasy B.
Wzmacniacz przeciwsobny, o którym właśnie mówiliśmy, poprawia wydajność, ale użycie transformatorów z centralnym odczepem sprawia, że obwód jest nieporęczny, ciężki i kosztowny. Aby uprościć obwód i poprawić wydajność, zastosowane tranzystory można uzupełnić, jak pokazano na poniższym schemacie obwodu.
Powyższy obwód wykorzystuje tranzystor NPN i tranzystor PNP połączone w konfiguracji przeciwsobnej. Po przyłożeniu sygnału wejściowego, podczas dodatniego półcyklu sygnału wejściowego, tranzystor NPN przewodzi, a tranzystor PNP odcina się. Podczas ujemnego półcyklu tranzystor NPN odcina się i tranzystor PNP przewodzi.
W ten sposób tranzystor NPN wzmacnia się podczas dodatniego półokresu wejścia, podczas gdy tranzystor PNP wzmacnia podczas ujemnego półcyklu wejścia. Ponieważ tranzystory są wzajemnie uzupełniające się, a mimo to działają symetrycznie, będąc połączone w konfiguracji push pull klasy B, obwód ten jest określany jakoComplementary symmetry push pull class B amplifier.
Zalety
Zalety wzmacniacza push pull klasy B z komplementarną symetrią są następujące.
Ponieważ nie ma potrzeby stosowania transformatorów z odczepami środkowymi, zmniejsza się ciężar i koszt.
Równe i przeciwne napięcia sygnału wejściowego nie są wymagane.
Niedogodności
Wady wzmacniacza push pull klasy B z komplementarną symetrią są następujące.
Trudno jest uzyskać parę tranzystorów (NPN i PNP) o podobnych właściwościach.
Wymagamy zarówno dodatniego, jak i ujemnego napięcia zasilania.