Bộ khuếch đại công suất loại B

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

Hoạt động cấp B

Xu hướng của bóng bán dẫn trong hoạt động lớp B là theo cách mà ở điều kiện tín hiệu bằng không, sẽ không có dòng thu. Cácoperating pointđược chọn ở điện áp cắt bộ góp. Vì vậy, khi tín hiệu được áp dụng,only the positive half cycle được khuếch đại ở đầu ra.

Hình dưới đây cho thấy các dạng sóng đầu vào và đầu ra trong quá trình hoạt động của lớp B.

Khi tín hiệu được áp dụng, mạch được phân cực thuận trong nửa chu kỳ dương của đầu vào và do đó dòng điện thu chạy. Nhưng trong nửa chu kỳ âm của đầu vào, mạch được phân cực ngược và dòng điện góp sẽ không có. Vì thếonly the positive half cycle được khuếch đại ở đầu ra.

Khi nửa chu kỳ âm hoàn toàn không có, độ méo tín hiệu sẽ cao. Ngoài ra, khi tín hiệu được áp dụng tăng lên, công suất tiêu tán sẽ nhiều hơn. Nhưng khi so sánh với bộ khuếch đại công suất hạng A, hiệu suất đầu ra được tăng lên.

Vâng, để giảm thiểu những nhược điểm và đạt được độ méo tiếng thấp, hiệu suất cao và công suất đầu ra cao, cấu hình đẩy kéo được sử dụng trong bộ khuếch đại lớp B này.

Bộ khuếch đại đẩy kéo loại B

Mặc dù hiệu suất của bộ khuếch đại công suất loại B cao hơn loại A, vì chỉ sử dụng một nửa chu kỳ của đầu vào nên độ méo cao. Ngoài ra, nguồn điện đầu vào không được sử dụng hoàn toàn. Để bù đắp những vấn đề này, cấu hình push-pull được giới thiệu trong bộ khuếch đại lớp B.

Xây dựng

Mạch của bộ khuếch đại công suất loại B đẩy kéo gồm hai bóng bán dẫn giống nhau T ₁ và T ₂ có các chân đế được nối với cuộn thứ cấp của máy biến áp đầu vào có _{nấc điều chỉnh tâm} T _r1 . Các bộ phát bị nối tắt và các bộ thu được cấp nguồn V _CC thông qua sơ cấp của máy biến áp đầu ra T _r2 .

Sự sắp xếp mạch của bộ khuếch đại đẩy kéo lớp B, giống như của bộ khuếch đại đẩy kéo lớp A ngoại trừ việc các bóng bán dẫn được phân cực khi cắt, thay vì sử dụng các điện trở phân cực. Hình bên dưới mô tả chi tiết cấu tạo của một bộ khuếch đại công suất đẩy-kéo lớp B.

Hoạt động mạch của bộ khuếch đại đẩy kéo lớp B được trình bày chi tiết dưới đây.

Hoạt động

Mạch của bộ khuếch đại đẩy kéo lớp B được hiển thị trong hình trên rõ ràng rằng cả hai máy biến áp đều được điều chỉnh ở giữa. Khi không có tín hiệu nào được áp dụng ở đầu vào, các bóng bán dẫn T ₁ và T ₂ ở trong tình trạng bị cắt và do đó không có dòng điện thu. Vì không có dòng điện nào được rút ra từ V _CC , nên không có điện năng nào bị lãng phí.

Khi tín hiệu đầu vào được đưa ra, nó được đưa vào máy biến áp đầu vào T _r1 để tách tín hiệu thành hai tín hiệu lệch pha với nhau 180 ^o . Hai tín hiệu này được đưa đến hai bóng bán dẫn giống hệt nhau T ₁ và T ₂ . Đối với nửa chu kỳ dương, chân đế của bóng bán dẫn T ₁ trở nên tích cực và dòng điện thu chạy. Đồng thời, bóng bán dẫn T ₂ có nửa chu kỳ âm, điều này đẩy bóng bán dẫn T ₂ vào tình trạng cắt và do đó không có dòng điện góp nào chạy qua. Dạng sóng được tạo ra như trong hình sau.

Trong nửa chu kỳ tiếp theo, bóng bán dẫn T ₁ ở trạng thái bị cắt và bóng bán dẫn T ₂ trở nên dẫn điện, để đóng góp đầu ra. Do đó đối với cả hai chu kỳ, mỗi bóng bán dẫn dẫn luân phiên. Biến áp đầu ra T _r3 phục vụ tham gia hai dòng điện tạo ra dạng sóng đầu ra gần như không bị biến dạng.

Hiệu suất năng lượng của Bộ khuếch đại đẩy kéo loại B

Dòng điện trong mỗi bóng bán dẫn là giá trị trung bình của nửa vòng lặp hình sin.

Đối với vòng lặp nửa sin, tôi _dc được cho bởi

$$ I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} $$

Vì thế,

$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right] $$

Ở đây yếu tố 2 được giới thiệu vì có hai bóng bán dẫn trong bộ khuếch đại đẩy kéo.

Giá trị RMS của dòng điện thu = $ (I_C) _ {max} / \ sqrt {2} $

Giá trị RMS của điện áp đầu ra = $ V_ {CC} / \ sqrt {2} $

Trong điều kiện lý tưởng của công suất cực đại

Vì thế,

$$ (P_O) _ {ac} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} = \ frac {( I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} $$

Bây giờ hiệu quả tổng thể tối đa

$$ \ eta_ {total} = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

$$ = \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} $$

$$ = \ frac {\ pi} {4} = 0,785 = 78,5 \% $$

Hiệu suất bộ thu sẽ giống nhau.

Do đó, bộ khuếch đại đẩy kéo hạng B cải thiện hiệu quả hơn so với bộ khuếch đại đẩy kéo hạng A.

Bộ khuếch đại đẩy-kéo Class B bổ sung đối xứng

Bộ khuếch đại kéo đẩy vừa được thảo luận cải thiện hiệu suất nhưng việc sử dụng các biến áp trung tâm làm cho mạch cồng kềnh, nặng và tốn kém. Để làm cho mạch đơn giản và nâng cao hiệu suất, các bóng bán dẫn được sử dụng có thể được bổ sung, như thể hiện trong sơ đồ mạch sau.

Mạch trên sử dụng bóng bán dẫn NPN và bóng bán dẫn PNP được kết nối trong cấu hình kéo đẩy. Khi tín hiệu đầu vào được áp dụng, trong nửa chu kỳ dương của tín hiệu đầu vào, bóng bán dẫn NPN dẫn và bóng bán dẫn PNP cắt. Trong nửa chu kỳ âm, bóng bán dẫn NPN cắt và bóng bán dẫn PNP dẫn điện.

Bằng cách này, bóng bán dẫn NPN khuếch đại trong nửa chu kỳ dương của đầu vào, trong khi bóng bán dẫn PNP khuếch đại trong nửa chu kỳ âm của đầu vào. Vì các bóng bán dẫn đều bổ sung cho nhau, nhưng hoạt động đối xứng trong khi được kết nối trong cấu hình kéo đẩy của lớp B, mạch này được gọi làComplementary symmetry push pull class B amplifier.