Bộ khuếch đại công suất loại AB và loại C

Bộ khuếch đại lớp A và lớp B được thảo luận cho đến nay có một số hạn chế. Bây giờ chúng ta hãy thử kết hợp hai thứ này để tạo ra một mạch mới có tất cả các ưu điểm của cả bộ khuếch đại lớp A và lớp B mà không có sự kém hiệu quả của chúng. Trước đó, chúng ta cũng hãy xem xét một vấn đề quan trọng khác, được gọi làCross over distortion, đầu ra của lớp B gặp phải.

Biến dạng chéo

Trong cấu hình push-pull, hai bóng bán dẫn giống nhau đi vào dẫn điện, cái này nối tiếp nhau và đầu ra được tạo ra sẽ là sự kết hợp của cả hai.

Khi tín hiệu thay đổi hoặc chuyển từ bóng bán dẫn này sang bóng bán dẫn khác tại điểm điện áp bằng không, nó tạo ra một lượng biến dạng đối với hình dạng sóng đầu ra. Đối với một bóng bán dẫn để dẫn điện, điểm giao nhau của bộ phát cơ sở phải vượt qua 0,7v, điện áp bị cắt. Thời gian cần thiết để một bóng bán dẫn BẬT từ TẮT hoặc TẮT từ trạng thái BẬT được gọi làtransition period.

Tại điểm điện áp 0, khoảng thời gian chuyển tiếp chuyển đổi giữa các bóng bán dẫn từ bóng bán dẫn này sang bóng bán dẫn khác, có tác dụng dẫn đến trường hợp cả hai bóng bán dẫn đều TẮT tại một thời điểm. Những trường hợp như vậy có thể được gọi làFlat spot hoặc là Dead band trên hình dạng sóng đầu ra.

Hình trên cho thấy rõ ràng sự biến dạng chéo nổi bật trong dạng sóng đầu ra. Đây là bất lợi chính. Hiệu ứng biến dạng chéo này cũng làm giảm giá trị đỉnh tổng thể xuống giá trị đỉnh của dạng sóng đầu ra, do đó làm giảm công suất đầu ra tối đa. Có thể hiểu rõ hơn điều này thông qua đặc tính phi tuyến tính của dạng sóng như hình dưới đây.

Điều này được hiểu rằng sự biến dạng chéo này ít rõ ràng hơn đối với các tín hiệu đầu vào lớn, vì nó gây ra nhiễu nghiêm trọng đối với các tín hiệu đầu vào nhỏ. Sự biến dạng chéo này có thể được loại bỏ nếu độ dẫn của bộ khuếch đại dài hơn một nửa chu kỳ, do đó cả hai bóng bán dẫn sẽ không TẮT cùng một lúc.

Ý tưởng này dẫn đến việc phát minh ra bộ khuếch đại lớp AB, là sự kết hợp của cả bộ khuếch đại lớp A và lớp B, như được thảo luận dưới đây.

Bộ khuếch đại công suất Class AB

Như tên của nó, lớp AB là sự kết hợp của loại bộ khuếch đại loại A và loại B. Vì lớp A có vấn đề về hiệu suất thấp và lớp B có vấn đề về biến dạng, lớp AB này được xuất hiện để loại bỏ hai vấn đề này, bằng cách sử dụng những ưu điểm của cả hai lớp.

Sự biến dạng chéo là vấn đề xảy ra khi cả hai bóng bán dẫn TẮT cùng một lúc, trong giai đoạn chuyển tiếp. Để loại bỏ điều này, điều kiện phải được chọn trong hơn một nửa chu kỳ. Do đó, bóng bán dẫn khác được dẫn điện, trước khi bóng bán dẫn hoạt động chuyển sang trạng thái ngắt. Điều này chỉ đạt được bằng cách sử dụng cấu hình lớp AB, như thể hiện trong sơ đồ mạch sau.

Do đó, trong thiết kế bộ khuếch đại lớp AB, mỗi bóng bán dẫn đẩy kéo đang dẫn hơn một nửa chu kỳ dẫn ở lớp B, nhưng ít hơn nhiều so với toàn bộ chu kỳ dẫn của lớp A.

Góc dẫn của bộ khuếch đại lớp AB nằm trong khoảng từ 180 ^o đến 360 ^o tùy thuộc vào điểm hoạt động được chọn. Điều này được hiểu với sự trợ giúp của hình dưới đây.

Điện áp phân cực nhỏ được đưa ra bằng cách sử dụng điốt D ₁ và D ₂ , như thể hiện trong hình trên, giúp điểm hoạt động nằm trên điểm cắt. Do đó, dạng sóng đầu ra của lớp AB cho kết quả như trong hình trên. Sự biến dạng chéo do lớp B tạo ra được khắc phục bởi lớp AB này, cũng như sự kém hiệu quả của lớp A và B không ảnh hưởng đến mạch.

Vì vậy, lớp AB là sự dung hòa tốt giữa lớp A và lớp B về hiệu suất và độ tuyến tính có hiệu suất đạt khoảng 50% đến 60%. Các bộ khuếch đại lớp A, B và AB được gọi làlinear amplifiers bởi vì biên độ và pha của tín hiệu đầu ra có quan hệ tuyến tính với biên độ và pha của tín hiệu đầu vào.

Bộ khuếch đại công suất Class C

Khi dòng điện thu chạy trong ít hơn nửa chu kỳ của tín hiệu đầu vào, bộ khuếch đại công suất được gọi là class C power amplifier.

Hiệu quả của bộ khuếch đại lớp C cao trong khi độ tuyến tính kém. Góc dẫn của lớp C nhỏ hơn 180 ^o . Nó thường là khoảng 90 ^o , có nghĩa là bóng bán dẫn vẫn ở chế độ không hoạt động trong hơn một nửa tín hiệu đầu vào. Vì vậy, dòng điện đầu ra sẽ được phân phối trong thời gian ngắn hơn so với việc áp dụng tín hiệu đầu vào.

Hình dưới đây cho thấy điểm hoạt động và đầu ra của bộ khuếch đại lớp C.

Loại xu hướng này mang lại hiệu quả cải thiện nhiều khoảng 80% cho bộ khuếch đại, nhưng gây ra sự biến dạng nặng trong tín hiệu đầu ra. Sử dụng bộ khuếch đại lớp C, các xung được tạo ra ở đầu ra của nó có thể được chuyển đổi thành sóng sin hoàn chỉnh của một tần số cụ thể bằng cách sử dụng các mạch LC trong mạch thu của nó.