Усилители мощности класса AB и класса C
Усилители классов A и B, рассмотренные до сих пор, имеют несколько ограничений. Давайте теперь попробуем объединить эти два, чтобы получить новую схему, которая будет иметь все преимущества усилителей как класса A, так и класса B без их неэффективности. Перед этим давайте также рассмотрим еще одну важную проблему, которая называетсяCross over distortion, выход класса B встречается с.
Переходное искажение
В двухтактной конфигурации два идентичных транзистора переходят в состояние проводимости один за другим, и получаемый выходной сигнал будет представлять собой комбинацию обоих.
Когда сигнал изменяется или переключается с одного транзистора на другой в точке нулевого напряжения, это вызывает некоторое искажение формы выходной волны. Для транзистора, чтобы он проводил, переход база-эмиттер должен пересекать 0,7 В, напряжение отсечки. Время, необходимое транзистору для включения из состояния ВЫКЛ или выхода из состояния ВКЛ, называется временемtransition period.
В точке нулевого напряжения переходный период переключения транзисторов с одного на другой оказывает свое влияние, которое приводит к случаям, когда оба транзистора выключены одновременно. Такие экземпляры можно назватьFlat spot или же Dead band от формы выходной волны.
На приведенном выше рисунке четко показано перекрестное искажение, которое заметно в форме выходного сигнала. Это главный недостаток. Этот эффект перекрестного искажения также снижает общее значение от пика до пика выходной формы волны, что, в свою очередь, снижает максимальную выходную мощность. Это можно более четко понять с помощью нелинейной характеристики формы волны, как показано ниже.
Понятно, что это перекрестное искажение менее выражено для больших входных сигналов, поскольку оно вызывает серьезные помехи для небольших входных сигналов. Это перекрестное искажение можно устранить, если проводимость усилителя превышает половину цикла, так что оба транзистора не будут выключены одновременно.
Эта идея приводит к изобретению усилителя класса AB, который представляет собой комбинацию усилителей класса A и класса B, как обсуждается ниже.
Усилитель мощности класса AB
Как следует из названия, класс AB представляет собой комбинацию усилителей класса A и класса B. Поскольку класс A имеет проблему низкой эффективности, а класс B имеет проблему искажения, этот класс AB создан для устранения этих двух проблем за счет использования преимуществ обоих классов.
Перекрестное искажение - это проблема, которая возникает, когда оба транзистора выключены одновременно в течение переходного периода. Чтобы этого не произошло, необходимо выбрать условие более чем на половину цикла. Следовательно, другой транзистор переходит в состояние проводимости до того, как рабочий транзистор переключается в состояние отключения. Это достигается только при использовании конфигурации класса AB, как показано на следующей принципиальной схеме.
Следовательно, в конструкции усилителя класса AB каждый из двухтактных транзисторов имеет проводимость чуть больше, чем полупериод проводимости в классе B, но намного меньше, чем полный цикл проводимости класса A.
Угол проводимости усилителя класса AB составляет от 180 ° до 360 ° в зависимости от выбранной рабочей точки. Это можно понять с помощью рисунка ниже.
Небольшое напряжение смещения, подаваемое с помощью диодов D 1 и D 2 , как показано на рисунке выше, помогает рабочей точке быть выше точки отсечки. Следовательно, форма выходного сигнала класса AB показана на приведенном выше рисунке. Перекрестные искажения, создаваемые классом B, преодолеваются этим классом AB, а неэффективность классов A и B не влияет на схему.
Таким образом, класс AB является хорошим компромиссом между классом A и классом B с точки зрения эффективности и линейности, при этом КПД достигает примерно от 50% до 60%. Усилители классов A, B и AB называютсяlinear amplifiers потому что амплитуда и фаза выходного сигнала линейно связаны с амплитудой и фазой входного сигнала.
Усилитель мощности класса C
Когда ток коллектора протекает менее половины цикла входного сигнала, усилитель мощности известен как class C power amplifier.
Эффективность усилителя класса C высока, а линейность плохая. Угол проводимости для класса C менее 180 o . Обычно он составляет около 90 o , что означает, что транзистор остается в режиме ожидания более половины входного сигнала. Таким образом, выходной ток будет подаваться за меньшее время по сравнению с применением входного сигнала.
На следующем рисунке показаны рабочая точка и выход усилителя класса C.
Этот вид смещения дает значительно улучшенный КПД усилителя примерно на 80%, но вносит сильные искажения в выходной сигнал. Используя усилитель класса C, импульсы, генерируемые на его выходе, могут быть преобразованы в полную синусоидальную волну определенной частоты с помощью LC-контуров в его коллекторной цепи.