Ojačevalniki moči so kategorizirani glede na to, kako delujejo, zlasti glede na segment in trajanje prevodnosti vhodnega cikla. Ojačevalniki moči so razvrščeni v razrede A, AB, C, D in E. Ta članek bo zagotovil celovito analizo ojačevalnikov razreda A.
Ojačevalnik razreda A
Ojačevalnik moči razreda A neprekinjeno prevaja tok skozi celoten cikel vhodnega signala. Zaradi nizke učinkovitosti se ta razred ojačevalnikov redkeje uporablja v stopnjah večje moči.
Načelo delovanja ojačevalnika razreda A
Glavni namen ojačevalnikov razreda A je čim bolj zmanjšati prisotnost šuma z zagotavljanjem, da valovna oblika signala ostane znotraj nelinearnega območja vhodne karakteristike tranzistorja, in sicer med 0 V in 0,6 V. Osnovna razporeditev ojačevalnika razreda A je podana spodaj:
Pri ojačevalnikih razreda A se velik del moči, ki jo ustvari ojačevalnik, odvaja kot toplota, kar povzroča odpadke. Glavni razlog za nizko učinkovitost ojačevalnikov razreda A je neprekinjeno prednapetost tranzistorjev, kar ima za posledico majhen pretok toka tudi v odsotnosti vhodnega signala.
Ojačevalniki razreda A so lahko tudi neposredno povezani. Neposredno sklopljeni ojačevalnik razreda A poveže breme z izhodom tranzistorja s pomočjo transformatorja. Sklopni transformator omogoča učinkovito ujemanje impedance med obremenitvijo in izhodom, s čimer služi kot glavni prispevek k večji učinkovitosti.
Vezje je sestavljeno iz napetostnih delilnih uporov R1 in R2 ter prednapetostnega upora in emitorja Re, ki služita za stabilizacijo vezja. Obvodni kondenzator CE in upor Re sta vzporedno povezana na oddajniku, da zmanjšata prehodne učinke. Vhodni kondenzator, znan tudi kot spojni kondenzator (Cin), služi za povezavo izmenične napetosti vhodnega signala z bazo tranzistorja, hkrati pa preprečuje prehod enosmernega toka iz prejšnje stopnje.
Načeloma tok teče skozi uporovno obremenitev kolektorja, kar ima za posledico disipacijo enosmernega toka v njem. Zato se moč enosmernega toka (DC) pretvori v toplotno energijo znotraj bremena brez ustvarjanja izhodne moči izmeničnega toka (AC). Vendar pa ni priporočljivo neposredno prenašati električnega toka skozi izhodno napravo. Zato se za dosego tega cilja uporabi posebna konfiguracija z uporabo ustreznega transformatorja za vzpostavitev povezave med bremenom in ojačevalnikom, kot je razvidno iz zgoraj omenjenega diagrama.
Ujemanje impedance
Postopek doseganja ujemanja impedance vključuje spreminjanje izhodne impedance ojačevalnika na način, da se ujema z njegovo vhodno impedanco.
Ujemanje impedance je mogoče doseči s skrbno izbiro števila ovojev v glavnem navitju, da se zagotovi, da se njegova skupna impedanca ujema z izhodno impedanco tranzistorja. Podobno je treba izbrati število ovojev v sekundarnem navitju, da se ustvari neto impedanca, ki se ujema tudi z vhodno impedanco.
Izhodne značilnosti
Na podlagi spodnjega diagrama je razvidno, da je Q-točka natančno postavljena na sredino AC obremenitvene črte in tranzistor ostane prevoden skozi celotno vhodno valovno obliko. Največji izkoristek je 50 % pri ojačevalnikih razreda A.
V praktičnih aplikacijah se lahko učinkovitost sistema znatno zmanjša, potencialno celo do 25 %, zaradi dejavnikov, kot sta kapacitivna sklopitev in prisotnost induktivnih bremen, kot so zvočniki. Z drugimi besedami, skoraj 75 % moči se izgubi v ojačevalniku. Pomemben del disipacije moči nastane kot toplota znotraj aktivnih komponent, zlasti tranzistorjev.
Zaključek
Ojačevalniki razreda A ojačajo in vodijo celoten vhodni signal na izhodu. Delujejo brez prekinitev in imajo zelo preprosto konfiguracijo. Vendar pa so zaradi neprekinjenega delovanja nagnjeni k izgubam moči in potrebujejo toplotne odvode za ublažitev učinkov segrevanja.