Bộ khuếch đại công suất loại A kết hợp biến áp

Bộ khuếch đại công suất lớp A như đã thảo luận trong chương trước, là mạch trong đó dòng điện đầu ra chạy trong toàn bộ chu kỳ của nguồn cung cấp đầu vào AC. Chúng tôi cũng đã tìm hiểu về những nhược điểm của nó như công suất đầu ra và hiệu suất thấp. Để giảm thiểu những ảnh hưởng đó, bộ khuếch đại công suất loại A kết hợp biến áp đã được giới thiệu.

Các construction of class A power amplifiercó thể được hiểu với sự trợ giúp của hình dưới đây. Điều này tương tự như mạch khuếch đại bình thường nhưng được kết nối với một máy biến áp trong tải thu.

Ở đây R ₁ và R ₂ cung cấp sự sắp xếp bộ chia tiềm năng. Điện trở Re cung cấp ổn định, C _e là tụ điện rẽ nhánh và R _e để ngăn điện áp xoay chiều. Máy biến áp sử dụng ở đây là máy biến áp hạ bậc.

Sơ cấp trở kháng cao của máy biến áp được nối với mạch thu trở kháng cao. Trở kháng thứ cấp thấp được kết nối với tải (nói chung là loa lớn).

Hành động biến áp

Máy biến áp được sử dụng trong mạch thu là để kết hợp trở kháng. R _L là tải nối ở thứ cấp của máy biến áp. R _L 'là tải phản xạ trong cuộn sơ cấp của máy biến áp.

Số vòng dây ở cuộn sơ cấp là n ₁ và vòng thứ cấp là n ₂ . Gọi V ₁ và V ₂ là điện áp sơ cấp và thứ cấp và I ₁ và I ₂ lần lượt là cường độ dòng điện sơ cấp và thứ cấp. Hình dưới đây cho thấy rõ ràng máy biến áp.

Chúng ta biết rằng

$$ \ frac {V_1} {V_2} = \ frac {n_1} {n_2} \: và \: \ frac {I_1} {I_2} = \ frac {n_1} {n_2} $$

Hoặc là

$$ V_1 = \ frac {n_1} {n_2} V_2 \: và \: I_1 = \ frac {n_1} {n_2} I_2 $$

Vì thế

$$ \ frac {V_1} {I_1} = \ left (\ frac {n_1} {n_2} \ right) ^ 2 \ frac {V_2} {I_2} $$

Nhưng V ₁ / I ₁ = R _L '= điện trở đầu vào hiệu quả

Và V ₂ / I ₂ = R _L = điện trở đầu ra hiệu quả

Vì thế,

$$ R_L '= \ left (\ frac {n_1} {n_2} \ right) ^ 2 R_L = n ^ 2 R_L $$

Ở đâu

$$ n = \ frac {number \: of \: turn \: in \: primary} {number \: of \: turn \: in \: Secondary} = \ frac {n_1} {n_2} $$

Bộ khuếch đại công suất có thể được kết hợp bằng cách sử dụng tỷ lệ rẽ thích hợp trong biến áp bước xuống.

Hoạt động mạch

Nếu giá trị đỉnh của dòng thu do tín hiệu bằng dòng thu tín hiệu bằng 0 thì thu được công suất xoay chiều cực đại. Vì vậy, để đạt được sự khuếch đại hoàn toàn, điểm hoạt động nên nằm ở tâm của đường tải.

Điểm hoạt động rõ ràng thay đổi khi tín hiệu được áp dụng. Điện áp bộ góp thay đổi ngược pha với dòng điện cực thu. Sự biến thiên của điện áp bộ góp xuất hiện trên cuộn sơ cấp của máy biến áp.

Mạch phân tích

Tổn thất công suất trong cuộn sơ cấp được cho là không đáng kể, vì điện trở của nó rất nhỏ.

Công suất đầu vào trong điều kiện dc sẽ là

$$ (P_ {in}) _ {dc} = (P_ {tr}) _ {dc} = V_ {CC} \ times (I_C) _Q $$

Dưới công suất tối đa của bộ khuếch đại loại A, điện áp thay đổi từ (V _ce ) _{tối đa} đến không và dòng điện từ (I _c ) _{tối đa} đến không.

Vì thế

$$ V_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2V_ {CC}} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} $$

$$ I_ {rms} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}} {2} \ right] = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {2} \ right] = \ frac {2 (I_C) _Q} {2 \ sqrt {2}} = \ frac {(I_C) _Q} {\ sqrt {2}} $$

Vì thế,

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

Vì thế,

Hiệu suất của bộ thu = $ \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $

Hoặc là,

$$ (\ eta) _ {collector} = \ frac {V_ {CC} \ times (I_C) _Q} {2 \ times V_ {CC} \ times (I_C) _Q} = \ frac {1} {2} $ $

$$ = \ frac {1} {2} \ times 100 = 50 \% $$

Hiệu suất của bộ khuếch đại công suất hạng A là gần 30% trong khi nó đã được cải thiện lên 50% bằng cách sử dụng bộ khuếch đại công suất hạng A kết hợp biến áp.