เพาเวอร์แอมป์คลาส AB และคลาส C

แอมพลิฟายเออร์คลาส A และคลาส B ที่กล่าวถึงมีข้อ จำกัด เล็กน้อย ตอนนี้ให้เราลองรวมสองสิ่งนี้เพื่อให้ได้วงจรใหม่ซึ่งจะมีข้อดีทั้งหมดของแอมพลิฟายเออร์คลาส A และคลาส B โดยไม่มีประสิทธิภาพ ก่อนหน้านั้นให้เราผ่านปัญหาสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่าCross over distortionผลลัพธ์ของคลาส B พบกับ.

การบิดเบือนข้าม

ในการกำหนดค่า push-pull ทรานซิสเตอร์ที่เหมือนกันสองตัวจะเข้าสู่การนำไฟฟ้าทีละตัวและเอาต์พุตที่ได้จะเป็นการรวมกันของทั้งสองอย่าง

เมื่อสัญญาณเปลี่ยนหรือข้ามจากทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวที่จุดแรงดันเป็นศูนย์สัญญาณจะสร้างความผิดเพี้ยนให้กับรูปคลื่นเอาท์พุต สำหรับทรานซิสเตอร์เพื่อดำเนินการทางแยกตัวปล่อยฐานควรข้าม 0.7v แรงดันไฟฟ้าที่ตัดออก เวลาที่ทรานซิสเตอร์ใช้ในการเปิดจากปิดหรือปิดจากสถานะเปิดเรียกว่าtransition period.

ที่จุดแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ระยะเวลาเปลี่ยนของการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์จากตัวหนึ่งไปอีกตัวหนึ่งมีผลซึ่งนำไปสู่อินสแตนซ์ที่ทรานซิสเตอร์ทั้งสองปิดอยู่ในแต่ละครั้ง อินสแตนซ์ดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่าเป็นFlat spot หรือ Dead band บนรูปคลื่นเอาต์พุต

รูปด้านบนแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการข้ามผ่านความผิดเพี้ยนซึ่งโดดเด่นในรูปคลื่นเอาต์พุต นี่คือข้อเสียเปรียบหลัก เอฟเฟกต์ข้ามการบิดเบือนนี้ยังช่วยลดค่าสูงสุดโดยรวมถึงค่าสูงสุดของรูปคลื่นเอาท์พุตซึ่งจะลดกำลังขับสูงสุด สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ชัดเจนยิ่งขึ้นผ่านลักษณะที่ไม่ใช่เชิงเส้นของรูปคลื่นดังที่แสดงด้านล่าง

เป็นที่เข้าใจกันว่าการบิดเบือนแบบไขว้นี้มีความเด่นชัดน้อยกว่าสำหรับสัญญาณอินพุตขนาดใหญ่ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนอย่างรุนแรงสำหรับสัญญาณอินพุตขนาดเล็ก การข้ามความผิดเพี้ยนนี้สามารถกำจัดได้หากการนำของแอมพลิฟายเออร์มีมากกว่าหนึ่งรอบครึ่งดังนั้นทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะไม่ปิดพร้อมกัน

แนวคิดนี้นำไปสู่การประดิษฐ์แอมพลิฟายเออร์คลาส AB ซึ่งเป็นการรวมกันของแอมพลิฟายเออร์คลาส A และคลาส B ตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง

เพาเวอร์แอมป์คลาส AB

ตามความหมายของชื่อคลาส AB คือการรวมกันของแอมพลิฟายเออร์ประเภท A และคลาส B เนื่องจากคลาส A มีปัญหาเรื่องประสิทธิภาพต่ำและคลาส B มีปัญหาความผิดเพี้ยนคลาส AB นี้จึงเกิดขึ้นเพื่อขจัดปัญหาทั้งสองนี้โดยใช้ข้อดีของทั้งสองคลาส

การข้ามความผิดเพี้ยนเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นเมื่อทรานซิสเตอร์ทั้งสองปิดอยู่ในช่วงเวลาเดียวกันในช่วงการเปลี่ยนแปลง เพื่อกำจัดสิ่งนี้จำเป็นต้องเลือกเงื่อนไขมากกว่าหนึ่งรอบครึ่ง ดังนั้นทรานซิสเตอร์อีกตัวจะเข้าสู่การนำไฟฟ้าก่อนที่ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานจะเปลี่ยนไปเพื่อตัดสถานะ สิ่งนี้ทำได้โดยใช้การกำหนดค่าคลาส AB เท่านั้นดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้

ดังนั้นในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์คลาส AB ทรานซิสเตอร์แบบพุชพูลแต่ละตัวจะดำเนินการมากกว่าครึ่งรอบของการนำไฟฟ้าในคลาส B เล็กน้อย แต่น้อยกว่าการนำไฟฟ้าแบบครบวงจรของคลาส A มาก

มุมการนำของคลาส AB เครื่องขยายเสียงเป็นบางระหว่าง 180 oถึง 360 oขึ้นอยู่กับจุดปฏิบัติการที่เลือก สิ่งนี้เข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของรูปด้านล่าง

แรงดันไบแอสขนาดเล็กที่กำหนดโดยใช้ไดโอด D 1และ D 2ดังแสดงในรูปด้านบนช่วยให้จุดปฏิบัติการอยู่เหนือจุดตัด ดังนั้นรูปคลื่นเอาต์พุตของผลลัพธ์คลาส AB ดังที่เห็นในรูปด้านบน การบิดเบือนครอสโอเวอร์ที่สร้างโดยคลาส B ถูกเอาชนะโดยคลาส AB นี้เช่นเดียวกับความไร้ประสิทธิภาพของคลาส A และ B ก็ไม่ส่งผลกระทบต่อวงจร

ดังนั้นคลาส AB จึงเป็นการประนีประนอมที่ดีระหว่างคลาส A และคลาส B ในแง่ของประสิทธิภาพและความเป็นเชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพถึงประมาณ 50% ถึง 60% แอมพลิฟายเออร์คลาส A, B และ AB เรียกว่าเป็นlinear amplifiers เนื่องจากแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณเอาต์พุตมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณอินพุต

เครื่องขยายเสียง Class C

เมื่อกระแสของตัวสะสมไหลน้อยกว่าครึ่งรอบของสัญญาณอินพุตเพาเวอร์แอมป์จะเรียกว่า class C power amplifier.

ประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงคลาส C สูงในขณะที่ความเป็นเชิงเส้นไม่ดี มุมการนำสำหรับคลาส C น้อยกว่า 180 o โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 90 oซึ่งหมายความว่าทรานซิสเตอร์ยังคงว่างอยู่มากกว่าครึ่งหนึ่งของสัญญาณอินพุต ดังนั้นกระแสเอาต์พุตจะถูกส่งในเวลาน้อยลงเมื่อเทียบกับการใช้สัญญาณอินพุต

รูปต่อไปนี้แสดงจุดปฏิบัติการและเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงคลาส C

การให้น้ำหนักแบบนี้ทำให้แอมพลิฟายเออร์มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นมากถึง 80% แต่นำเสนอความผิดเพี้ยนอย่างมากในสัญญาณเอาต์พุต การใช้แอมพลิฟายเออร์คลาส C พัลส์ที่ผลิตที่เอาต์พุตสามารถแปลงเป็นคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์ของความถี่เฉพาะได้โดยใช้วงจร LC ในวงจรตัวรวบรวม