obwody wzmacniacza mocy (stopnie wyjściowe) są klasyfikowane jako A, B, AB i C dla projektów liniowych—i Klasy D i E dla projektów przełączania. Klasy są oparte na proporcji każdego cyklu wejściowego (kąt przewodzenia), podczas którego urządzenie wzmacniające przekazuje prąd. Obraz kąta przewodzenia wynika ze wzmocnienia sygnału sinusoidalnego. Jeśli urządzenie jest zawsze włączone, kąt przewodzenia wynosi 360°. Jeśli jest włączony tylko przez połowę każdego cyklu, kąt wynosi 180°. Kąt przepływu jest ściśle związany z wydajnością energetyczną wzmacniacza.,
na poniższych ilustracjach jako wzmacniacz pokazany jest tranzystor bipolarny. Jednak te same atrybuty znajdują się w przypadku Mosfetów lub lamp próżniowych.
Class AEdit
Wzmacniacz Klasy A
w wzmacniaczu klasy A wykorzystuje się 100% sygnału wejściowego (kąt przewodzenia Θ = 360°). Aktywny element pozostaje przewodzący przez cały czas.
urządzenia wzmacniające pracujące w klasie A zachowują się w całym zakresie cyklu wejściowego., Wzmacniacz klasy A wyróżnia się tym, że urządzenia stopnia wyjściowego są przystosowane do pracy w klasie A. Podklasa A2 jest czasami używana w odniesieniu do stopni klasy a lamp próżniowych, które napędzają siatkę lekko dodatnią na szczytach sygnału dla nieco większej mocy niż normalna Klasa A (A1; gdzie siatka jest zawsze ujemna). Powoduje to jednak większe zniekształcenia sygnału.,
zalety wzmacniaczy klasy aedit
- konstrukcje klasy A mogą być prostsze niż inne klasy, ponieważ konstrukcje klasy AB i B wymagają dwóch podłączonych urządzeń w obwodzie (wyjście push-pull), z których każde obsługuje połowę kształtu fali, podczas gdy klasa a może używać jednego urządzenia (single-ended).
- element wzmacniający jest tendencyjny, więc urządzenie zawsze przewodzi, prąd kolektora spoczynkowego (dla tranzystorów; prąd spustowy dla Fetów lub prąd anodowy/płytowy dla lamp próżniowych) jest zbliżony do najbardziej liniowej części swojej krzywej nadprzewodnictwa.,
- ponieważ urządzenie nigdy nie jest „wyłączone”, nie ma czasu” włączania”, żadnych problemów z pamięcią ładowania i ogólnie lepszej wydajności wysokiej częstotliwości i stabilności pętli sprzężenia zwrotnego (i zwykle mniej harmonicznych wysokiego rzędu).
- punkt, w którym urządzenie najbliżej jest „wyłączone”, nie znajduje się na „sygnale zerowym”, więc unika się problemów zniekształceń zwrotnicy związanych z konstrukcjami klasy-AB i-B.
- najlepsze dla niskiego poziomu sygnału odbiorników radiowych ze względu na niskie zniekształcenia.
wady wzmacniaczy klasy A są nieefektywne., Maksymalna teoretyczna sprawność wynosząca 25% jest osiągalna przy użyciu zwykłych konfiguracji, ale 50% jest maksymalną wydajnością dla transformatora lub konfiguracji sprzężonej indukcyjnie. W wzmacniaczu mocy to nie tylko marnuje moc i ogranicza pracę z bateriami, ale zwiększa koszty operacyjne i wymaga urządzeń o wyższej mocy. Nieefektywność pochodzi z prądu stałego, który musi wynosić mniej więcej połowę maksymalnego prądu wyjściowego, a duża część napięcia zasilania jest obecna w urządzeniu wyjściowym przy niskim poziomie sygnału., Jeśli potrzebna jest wysoka moc wyjściowa z obwodu klasy A, zasilanie i towarzyszące mu ciepło stają się znaczące. Dla każdego wata dostarczanego do obciążenia, sam wzmacniacz, w najlepszym razie, wykorzystuje dodatkowy Wat. Dla wzmacniaczy dużej mocy oznacza to bardzo duże i drogie zasilacze i radiatory.
konstrukcje wzmacniaczy mocy klasy A zostały w dużej mierze zastąpione przez bardziej wydajne konstrukcje, choć ich prostota sprawia, że są popularne wśród niektórych hobbystów. Jest rynek na drogie wzmacniacze w klasie high fidelity-a uważane za „kultowe” wśród audiofilów, głównie ze względu na brak zniekształceń zwrotnicy i zredukowane zniekształcenia nieparzysto-harmoniczne i wysokiej klasy. Wzmacniacze mocy klasy A są również używane w niektórych” butikowych ” wzmacniaczach gitarowych ze względu na ich wyjątkową jakość tonalną i do odtwarzania dźwięków vintage.,
Single-ended i triode class-a amplifieredytuj
niektórzy hobbyści, którzy preferują wzmacniacze klasy A, preferują również stosowanie zaworów termionowych (lampowych) zamiast tranzystorów, z kilku powodów:
- Single-ended stopnie wyjściowe mają asymetryczną funkcję transferu, co oznacza, że harmoniczne o parzystym porządku w utworzonych zniekształceniach mają tendencję do nie kasowania (jak to robią w stopniach wyjściowych push-pull). Dla lamp, czy Fetów, większość zniekształceń to harmoniczne drugiego rzędu, od charakterystyki transferu prawa kwadratowego, która dla niektórych daje „cieplejszy” i przyjemniejszy dźwięk.,
- dla tych, którzy preferują niskie zniekształcenia, Zastosowanie lamp w klasie A (generujących niewielkie zniekształcenia nieparzysto-harmoniczne, jak wspomniano powyżej) wraz z układami symetrycznymi (takimi jak stopnie wyjściowe push–pull, czy zbalansowane stopnie niskiego poziomu) skutkuje anulowaniem większości parzystych harmonicznych zniekształceń, a tym samym usunięciem większości zniekształceń.
- historycznie wzmacniacze zaworowe były często używane jako wzmacniacz mocy klasy A po prostu dlatego, że zawory są duże i drogie; wiele konstrukcji klasy A używa tylko jednego urządzenia.,
Tranzystory są znacznie tańsze niż lampy, więc bardziej wyszukane konstrukcje, które wykorzystują więcej części, są nadal tańsze w produkcji niż konstrukcje lampowe. Klasyczną aplikacją dla pary urządzeń klasy A jest para long-tailed, która jest wyjątkowo liniowa i stanowi podstawę wielu bardziej złożonych układów, w tym wielu wzmacniaczy audio i prawie wszystkich op-amperów.,
wzmacniacze klasy A mogą być używane w stopniach wyjściowych wzmacniaczy op (chociaż dokładność biasu w tanich wzmacniaczach op, takich jak 741 może powodować w klasie A lub klasie AB lub klasie B wydajność, różni się od urządzenia do urządzenia lub z temperatury). Są one czasami używane jako wzmacniacze mocy średniej mocy, o niskiej wydajności i wysokich kosztach. Pobór mocy nie jest związany z mocą wyjściową. W trybie bezczynności (bez wejścia) pobór mocy jest zasadniczo taki sam, jak przy dużej głośności wyjściowej. Rezultatem jest niska wydajność i wysokie rozpraszanie ciepła.,
Class-B
idealny wzmacniacz klasy B (push–pull). W praktyce zniekształcenia występują w pobliżu punktu zwrotnicy.
w wzmacniaczu klasy B aktywne urządzenie prowadzi przez 180 stopni cyklu. Powodowałoby to nie do zniesienia zniekształcenia, gdyby było tylko jedno urządzenie, więc zwykle używa się dwóch urządzeń, zwłaszcza na częstotliwościach audio. Każdy przewodzi przez połowę (180°) cyklu sygnału ,a prądy urządzenia są łączone tak, że prąd obciążenia jest ciągły.,
przy częstotliwości radiowej, jeśli sprzężenie z obciążeniem odbywa się za pośrednictwem obwodu dostrojonego, można użyć pojedynczego urządzenia pracującego w klasie B, ponieważ zmagazynowana energia w obwodzie dostrojonym dostarcza „brakującą” połowę kształtu fali. Urządzenia pracujące w Klasie B są stosowane we wzmacniaczach liniowych, tzw. dlatego, że moc wyjściowa częstotliwości radiowej jest proporcjonalna do kwadratu wejściowego napięcia wzbudzenia. Ta charakterystyka zapobiega zniekształceniom sygnałów modulowanych amplitudowo lub modulowanych częstotliwościowo przechodzących przez wzmacniacz. Takie wzmacniacze mają sprawność około 60%.,
gdy wzmacniacze klasy B wzmacniają sygnał dwoma aktywnymi urządzeniami, każde z nich działa przez połowę cyklu. Wydajność jest znacznie lepsza niż wzmacniacze klasy A. Wzmacniacze klasy B są również preferowane w urządzeniach zasilanych bateryjnie, takich jak radia tranzystorowe. Klasa B ma maksymalną sprawność teoretyczną π / 4 (≈ 78,5%).
praktycznym układem wykorzystującym elementy klasy B jest stopień push-pull, taki jak bardzo uproszczony układ pary komplementarnej pokazany po prawej stronie., Urządzenia uzupełniające są używane do wzmacniania przeciwległych połówek sygnału wejściowego, który jest następnie rekombinowany na wyjściu. Układ ten daje dobrą sprawność, ale zwykle cierpi na tę wadę, że w obszarze zwrotnicy występuje niewielka niedopasowanie – na „połączeniach” między dwiema połówkami sygnału, ponieważ jedno urządzenie wyjściowe musi przejąć zasilanie dokładnie tak, jak kończy się drugie. Nazywa się to zniekształceniem zwrotnicy. Ulepszeniem jest uszkadzanie urządzeń, aby nie były całkowicie wyłączone, gdy nie są używane. Takie podejście nazywa się działaniem klasy AB.,
Class ABEdit
w wzmacniaczu klasy AB kąt przewodzenia jest pośredni między klasą A i B; każdy z dwóch aktywnych elementów przewodzi więcej niż połowę czasu.,Klasa AB jest powszechnie uważana za dobry kompromis dla wzmacniaczy, ponieważ przez większość czasu sygnał muzyczny jest na tyle cichy, że pozostaje w rejonie „class-A”, gdzie jest wzmacniany z dobrą wiernością i z definicji, jeśli przechodzi poza ten obszar, jest na tyle duży, że produkty zniekształceń typowe dla klasy B są stosunkowo małe. Zniekształcenia zwrotnicy można dodatkowo zredukować za pomocą ujemnego sprzężenia zwrotnego.
w pracy w klasie AB, każde urządzenie działa tak samo jak w klasie B ponad połowę przebiegu, ale także prowadzi niewielką ilość na drugiej połowie., W rezultacie zmniejsza się obszar, w którym oba urządzenia jednocześnie są prawie wyłączone („martwa strefa”). W rezultacie, gdy przebiegi dwóch urządzeń są połączone, zwrotnica jest znacznie zminimalizowana lub całkowicie wyeliminowana. Dokładny wybór prądu spoczynkowego (prąd stały przez oba urządzenia, gdy nie ma sygnału) ma dużą różnicę w poziomie zniekształceń (i ryzyka ucieczki termicznej, która może uszkodzić urządzenia). Często napięcie polaryzacji przyłożone do Ustawienia tego prądu spoczynkowego musi być regulowane temperaturą tranzystorów wyjściowych., (Na przykład, w obwodzie pokazanym po prawej stronie, Diody byłyby zamontowane fizycznie blisko tranzystorów wyjściowych i określone jako posiadające dopasowany współczynnik temperatury.) Innym podejściem (często stosowanym przy napięciach polaryzacji termicznej) jest włączenie rezystorów o małej wartości szeregowo z emiterami.
klasa AB poświęca pewną sprawność nad klasą B na rzecz liniowości ,dlatego jest mniej wydajna (poniżej 78,5% dla pełnych amplitud sinusoidalnych we wzmacniaczach tranzystorowych, zazwyczaj; znacznie mniej jest powszechne w klasie AB wzmacniacze lampowe). Jest zazwyczaj znacznie bardziej wydajny niż Klasa A.,
numery przyrostków dla wzmacniaczy lamp próżniowychedit
konstrukcja wzmacniacza lamp próżniowych czasami ma dodatkowy numer przyrostka dla klasy, na przykład klasy B1. Przyrostek 1 oznacza, że prąd siatki nie przepływa podczas żadnej części przebiegu wejściowego, gdzie przyrostek 2 oznacza przepływ prądu siatki dla części przebiegu wejściowego. Rozróżnienie to wpływa na konstrukcję stopni głośnika dla wzmacniacza. Numery przyrostków nie są używane dla wzmacniaczy półprzewodnikowych.,
Class CEdit
wzmacniacz klasy C
w wzmacniaczu klasy C wykorzystuje się mniej niż 50% sygnału wejściowego (kąt przewodzenia Θ < 180°). Zniekształcenia są wysokie, a praktyczne zastosowanie wymaga dostrojonego obwodu jako obciążenia. Wydajność może osiągnąć 80% w zastosowaniach o częstotliwości radiowej.
zwykle stosuje się wzmacniacze klasy C w nadajnikach RF pracujących z jedną stałą częstotliwością nośną, gdzie zniekształcenia są kontrolowane przez dostrojone obciążenie wzmacniacza., Sygnał wejściowy służy do przełączania aktywnego urządzenia, powodując przepływ impulsów prądu przez strojony Obwód stanowiący część obciążenia.
Wzmacniacz Klasy C ma dwa tryby pracy: dostrojony i untuned. Schemat pokazuje przebieg z prostego obwodu klasy C bez dostrojonego obciążenia. Nazywa się to operacją untuned, a analiza kształtów fal pokazuje ogromne zniekształcenia, które pojawiają się w sygnale. Przy odpowiednim obciążeniu (np. filtr indukcyjno-pojemnościowy plus rezystor obciążenia) dzieją się dwie rzeczy., Pierwszy polega na tym, że poziom odchylenia wyjściowego jest zaciśnięty średnim napięciem wyjściowym równym napięciu zasilania. Z tego powodu operacja tuningowa jest czasami nazywana zaciskiem. To przywraca kształt fali do jej właściwego kształtu, mimo że wzmacniacz ma tylko jedno-polaryzacyjny zasilacz. Jest to bezpośrednio związane z drugim zjawiskiem: kształt fali na częstotliwości środkowej staje się mniej zniekształcony., Zniekształcenia resztkowe zależą od szerokości pasma dostrojonego obciążenia, przy czym Częstotliwość środkowa wykazuje bardzo małe zniekształcenia, ale większe tłumienie im dalej od dostrojonej częstotliwości, tym sygnał jest większy.
strojony Obwód rezonuje z jedną częstotliwością, stałą częstotliwością nośną, a więc niepożądane częstotliwości są tłumione, a pożądany pełny sygnał (sinusoida) jest pobierany przez dostrojone obciążenie. Pasmo sygnału wzmacniacza jest ograniczone przez współczynnik Q dostrojonego obwodu, ale nie jest to poważne ograniczenie., Wszelkie pozostałości harmonicznych można usunąć za pomocą dodatkowego filtra.
w praktycznych wzmacniaczach klasy C niezmiennie stosuje się dostrojone obciążenie. W jednym wspólnym układzie Rezystor pokazany w powyższym obwodzie jest zastępowany równolegle strojonym obwodem składającym się z induktora i kondensatora równolegle, którego komponenty są wybierane do rezonowania z częstotliwością sygnału wejściowego. Moc może być sprzężona z obciążeniem za pomocą działania transformatora z cewką wtórną nawiniętą na induktor., Średnie napięcie w kolektorze jest wówczas równe napięciu zasilania, A Napięcie sygnału pojawiające się w obwodzie dostrojonym waha się od blisko zera do blisko dwukrotności napięcia zasilania podczas cyklu RF. Układ wejściowy jest tendencyjny tak, że aktywny element (np. tranzystor) prowadzi tylko przez ułamek cyklu RF, zwykle jedną trzecią (120 stopni) lub mniej.
element aktywny przewodzi tylko wtedy, gdy napięcie kolektora przechodzi przez jego minimum. W ten sposób minimalizuje się rozpraszanie mocy w urządzeniu aktywnym, a zwiększa się wydajność., Idealnie, element aktywny przepuszcza tylko chwilowy impuls prądowy, podczas gdy napięcie na nim jest zerowe: następnie rozprasza żadnej mocy i osiąga 100% sprawność. Jednak praktyczne urządzenia mają limit prądu szczytowego, który mogą przejść, i dlatego impuls musi być poszerzony, do około 120 stopni, aby uzyskać rozsądną ilość mocy, a sprawność wynosi wtedy 60-70%.
Class DEdit
SCHEMAT BLOKOWY podstawowego wzmacniacza przełączającego lub PWM (class-D).,
wzmacniacze klasy D wykorzystują pewną formę modulacji szerokości impulsów do sterowania urządzeniami wyjściowymi. Kąt przewodzenia każdego urządzenia nie jest już związany bezpośrednio z sygnałem wejściowym, ale zmienia się w szerokości impulsu.
we wzmacniaczu Klasy D urządzenia aktywne (Tranzystory) działają jako przełączniki elektroniczne zamiast liniowych urządzeń wzmacniających; są włączone lub wyłączone., Sygnał analogowy jest konwertowany do strumienia impulsów, który reprezentuje sygnał za pomocą modulacji szerokości impulsu, modulacji gęstości impulsu, modulacji delta-sigma lub związanej z nią techniki modulacji przed zastosowaniem do wzmacniacza. Średnia czasowa wartość mocy impulsów jest wprost proporcjonalna do sygnału analogowego, więc po wzmocnieniu sygnał może być zamieniony z powrotem na sygnał analogowy przez pasywny filtr dolnoprzepustowy.Celem filtra wyjściowego jest wygładzenie strumienia impulsu do sygnału analogowego, usuwając komponenty widmowe o wysokiej częstotliwości impulsów., Częstotliwość impulsów wyjściowych jest zazwyczaj dziesięć lub więcej razy najwyższa częstotliwość w sygnale wejściowym do wzmocnienia, tak aby filtr mógł odpowiednio zmniejszyć niepożądane harmoniczne i dokładnie odtworzyć wejście.
główną zaletą wzmacniacza klasy D jest Sprawność energetyczna. Ponieważ impulsy wyjściowe mają stałą amplitudę, elementy przełączające (Zwykle Mosfety, ale lampy próżniowe i kiedyś tranzystory bipolarne) są włączane albo całkowicie wyłączane, zamiast pracować w trybie liniowym., MOSFET działa z najniższą rezystancją, gdy jest w pełni włączony, a zatem (wyłączając, gdy jest w pełni wyłączony) ma najniższe rozpraszanie mocy, gdy w tym stanie. W porównaniu do równoważnego urządzenia klasy AB, mniejsze straty wzmacniacza klasy D pozwalają na zastosowanie mniejszego radiatora dla Mosfetów, jednocześnie zmniejszając ilość wymaganej mocy wejściowej, umożliwiając konstrukcję zasilacza o mniejszej pojemności. Dlatego wzmacniacze klasy D są zazwyczaj mniejsze niż odpowiedniki wzmacniacza klasy AB.,
Kolejną zaletą wzmacniacza w klasie D jest to, że może on pracować z cyfrowego źródła sygnału bez potrzeby konwertera cyfrowo-analogowego (DAC), aby najpierw przekształcić sygnał w formę analogową. Jeśli źródło sygnału jest w postaci cyfrowej, na przykład w cyfrowym odtwarzaczu multimedialnym lub komputerowej karcie dźwiękowej, obwody cyfrowe mogą konwertować binarny sygnał cyfrowy bezpośrednio na sygnał modulacji szerokości impulsu, który jest stosowany do wzmacniacza, znacznie upraszczając obwody.,
Wzmacniacz Klasy D o umiarkowanej mocy wyjściowej może być skonstruowany przy użyciu zwykłego procesu logicznego CMOS, dzięki czemu nadaje się do integracji z innymi typami obwodów cyfrowych. Tak więc jest on powszechnie spotykany w układach System-on-ze zintegrowanym dźwiękiem, gdy wzmacniacz dzieli matrycę z głównym procesorem lub DSP.
wzmacniacze klasy D są szeroko stosowane do sterowania silnikami—ale są teraz również używane jako wzmacniacze mocy, z dodatkowym obwodem, który konwertuje sygnał analogowy na znacznie większą szerokość impulsu modulowanego sygnału., Zasilacze impulsowe zostały nawet zmodyfikowane do surowych wzmacniaczy klasy D (choć zazwyczaj odtwarzają one tylko niskie częstotliwości z akceptowalną dokładnością).
na rynku pojawiły się wysokiej jakości wzmacniacze mocy audio klasy D. Te konstrukcje są uważane za konkurencyjne pod względem jakości dla tradycyjnych wzmacniaczy AB. Wczesnym zastosowaniem wzmacniaczy klasy D były wzmacniacze subwoofera dużej mocy w samochodach., Ponieważ subwoofery są generalnie ograniczone do pasma nie wyższego niż 150 Hz, Prędkość przełączania wzmacniacza nie musi być tak wysoka, jak dla wzmacniacza pełnozakresowego, co pozwala na prostsze konstrukcje. Wzmacniacze klasy D do napędzania subwooferów są stosunkowo niedrogie w porównaniu do wzmacniaczy klasy AB.
litera D używana do oznaczenia tej klasy wzmacniacza jest po prostu kolejną literą po C i, choć czasami używana jako taka, nie oznacza cyfry., Wzmacniacze klasy D I klasy E są czasami błędnie określane jako „cyfrowe”, ponieważ kształt fali wyjściowej powierzchownie przypomina pulsacyjny ciąg symboli cyfrowych, ale Wzmacniacz Klasy D jedynie przekształca kształt fali wejściowej w ciągły modulowany sygnał analogowy o szerokości impulsu. (Cyfrowy Kształt fali byłby modulowany impulsowo.)
dodatkowe klasyedytuj
Pozostałe klasy wzmacniaczy są głównie odmianami poprzednich klas., Na przykład wzmacniacze klasy G i klasy H charakteryzują się zmiennością szyn zasilających (odpowiednio w krokach dyskretnych lub w sposób ciągły) po sygnale wejściowym. Straty ciepła na urządzeniach wyjściowych można zmniejszyć, ponieważ nadmiar napięcia jest ograniczony do minimum. Wzmacniacz, który jest zasilany tymi szynami, może być dowolnej klasy. Tego rodzaju wzmacniacze są bardziej złożone i są używane głównie do specjalistycznych zastosowań, takich jak jednostki bardzo dużej mocy., Również wzmacniacze klasy E i klasy F są powszechnie opisywane w literaturze do zastosowań o częstotliwości radiowej, w których wydajność klasy tradycyjnej jest ważna, jednak kilka aspektów znacznie odbiega od ich idealnych wartości. Klasy te wykorzystują harmoniczne strojenie swoich sieci wyjściowych w celu osiągnięcia wyższej wydajności i mogą być uważane za podzbiór klasy C ze względu na ich charakterystykę kąta przewodzenia.
Class EEdit
wzmacniacz klasy E jest wysoce wydajnym, strojonym wzmacniaczem mocy wykorzystywanym w częstotliwościach radiowych., Wykorzystuje jednobiegunowy element przełączający i dostrojoną sieć reaktywną między przełącznikiem a obciążeniem. Obwód uzyskuje wysoką sprawność poprzez pracę elementu przełączającego tylko w punktach prądu zerowego (włączanie do wyłączania) lub napięcia zerowego (wyłączanie do włączania), co minimalizuje utratę mocy w przełączniku, nawet gdy czas przełączania urządzeń jest długi w stosunku do częstotliwości pracy.
Wzmacniacz Klasy E jest często cytowany po raz pierwszy w 1975 roku. Jednak pełny opis działania klasy E można znaleźć w pracy doktorskiej Geralda D. Ewinga z 1964 roku., Co ciekawe, projektowanie analityczne-równania dopiero niedawno stały się znane.
class FEdit
we wzmacniaczach push–pull i W CMOS parzyste harmoniczne obu tranzystorów po prostu się anulują. Eksperyment pokazuje, że fala kwadratowa może być generowana przez te wzmacniacze. Teoretycznie fale kwadratowe składają się tylko z nieparzystych harmonicznych. We wzmacniaczu Klasy D filtr wyjściowy blokuje wszystkie harmoniczne; tzn. harmoniczne widzą otwarte obciążenie. Tak więc nawet małe prądy harmoniczne wystarczają do wytworzenia fali kwadratowej napięcia., Prąd jest w fazie z napięciem przyłożonym do filtra, ale napięcie na tranzystorach jest poza fazą. Dlatego istnieje minimalne nakładanie się prądu przez Tranzystory i napięcia przez Tranzystory. Im ostrzejsze krawędzie, tym niższe nakładanie się.
podczas gdy w klasie D Tranzystory i obciążenie istnieją jako dwa oddzielne moduły, klasa F dopuszcza niedoskonałości, takie jak pasożytnictwo tranzystora i stara się zoptymalizować globalny system, aby miał wysoką impedancję w harmonicznych., Oczywiście musi istnieć skończone napięcie na tranzystorze, aby popchnąć prąd przez rezystancję stanu włączenia. Ponieważ łączony prąd przez oba Tranzystory jest głównie w pierwszej harmonicznej, wygląda jak sinus. Oznacza to, że w środku kwadratu musi płynąć maksimum prądu, więc może mieć sens, aby zanurzyć się w kwadracie lub innymi słowy, aby umożliwić pewne przekroczenie fali kwadratowej napięcia. Sieć obciążenia klasy F z definicji musi nadawać poniżej częstotliwości odcięcia i odbijać powyżej.,
każda częstotliwość leżąca poniżej granicy odcięcia i mająca swoją drugą harmoniczną powyżej granicy odcięcia może być wzmocniona, czyli o szerokości oktawy. Z drugiej strony, indukcyjno-pojemnościowy Obwód szeregowy o dużej indukcyjności i przestrajalnej pojemności może być prostszy do wdrożenia. Redukując cykl pracy poniżej 0,5, Amplituda wyjściowa może być modulowana. Napięcie Kwadratowy kształt fali ulega degradacji, ale wszelkie przegrzanie jest kompensowane przez niższą ogólną moc płynącą., Wszelkie niedopasowanie obciążenia za filtrem może działać tylko na przebieg pierwszego prądu harmonicznego, wyraźnie tylko obciążenie czysto rezystancyjne ma sens, a następnie im niższa rezystancja, tym wyższy prąd.
Klasa F może być napędzana sinusem lub falą kwadratową, dla sinusa Wejście Może być dostrojone przez induktor w celu zwiększenia wzmocnienia. Jeśli klasa F jest zaimplementowana z pojedynczym tranzystorem, filtr jest skomplikowany do skrócenia parzystych harmonicznych. Wszystkie poprzednie projekty wykorzystują ostre krawędzie, aby zminimalizować nakładanie się.
klasy G i HEdit
Idealized class-G rail voltage modulation
Idealized class-H rail voltage modulation
Rail voltage modulation
Basic schematic of a class-H configuration
There are a variety of amplifier designs that enhance class-AB output stages with more efficient techniques to achieve greater efficiency with low distortion., Konstrukcje te są powszechne w dużych wzmacniaczach audio, ponieważ radiatory i transformatory mocy byłyby zbyt duże (i kosztowne) bez wzrostu wydajności. Terminy „klasa G” i „klasa H” są używane zamiennie w odniesieniu do różnych wzorów, różniących się definicją w zależności od producenta lub papieru.
wzmacniacze klasy G (które wykorzystują „przełączanie szyn”, aby zmniejszyć zużycie energii i zwiększyć wydajność) są bardziej wydajne niż wzmacniacze klasy AB., Wzmacniacze te zapewniają kilka szyn zasilających o różnych napięciach i przełączają się między nimi, gdy wyjście sygnału zbliża się do każdego poziomu. W ten sposób wzmacniacz zwiększa wydajność poprzez zmniejszenie zmarnowanej mocy na tranzystorach wyjściowych. Wzmacniacze klasy G są bardziej wydajne od klasy AB, ale mniej wydajne w porównaniu do Klasy D, jednak nie mają wpływu na zakłócenia elektromagnetyczne klasy D.
wzmacniacze klasy H tworzą bezstopniowo zmienną (analogową) szynę zasilającą. Są one czasami określane jako trackery kolejowe., Odbywa się to poprzez modulację szyn zasilających, tak aby szyny były tylko o kilka woltów większe niż sygnał wyjściowy „śledzący” go w danym momencie. Stopień wyjściowy pracuje z maksymalną wydajnością przez cały czas. Jest to spowodowane zdolnością obwodu do utrzymywania tranzystorów szynowych (T2 i T4) w odcięciu, dopóki szczyt napięcia muzycznego nie będzie wystarczająco duży, aby wymagać dodatkowego napięcia z zasilaczy + i – 80 V. Zapoznaj się ze schematycznym rysunkiem. Wzmacniacz klasy H można uznać za dwa wzmacniacze w serii., W schematycznym przykładzie pokazanym na rysunku wzmacniacze szynowe + – 40 V mogą wytwarzać około 100 W mocy ciągłej przy obciążeniu 8 ohm. Jeśli sygnał muzyczny vout działa poniżej 40 V, wzmacniacz ma tylko straty związane ze wzmacniaczem o mocy 100 W. Dzieje się tak dlatego, że górne urządzenia klasy H T2 i T4 są używane tylko wtedy, gdy sygnał muzyczny ma moc między 100 A 400 watów. Kluczem do zrozumienia tej wydajności bez ubijania rzeczywistych liczb jest to, że mamy wzmacniacz o mocy 400 W, ale z wydajnością wzmacniacza o mocy 100 W., Dzieje się tak dlatego, że formy falowe muzyki zawierają długie okresy poniżej 100 watów i zawierają tylko krótkie wybuchy do 400 watów natychmiastowych; innymi słowy, straty przy 400 watów są na krótkie okresy czasu. Gdyby ten przykład został narysowany jako klasa AB z tylko zasilaniem 80 V zamiast 40 V, Tranzystory T1 i T3 musiałyby być w przewodzeniu przez sygnał 0 V do 80 V z odpowiednimi stratami VI przez cały okres fali vouta – a nie tylko krótkie wybuchy o wysokiej energii., Aby to osiągnąć, T2 i T4 działają jako wzmacniacze prądowe, każdy w serii z niskonapięciowym odpowiednikiem T1 i T3. Celem T2 i T3 jest umożliwienie wstecznego biasingu Diody D2, gdy vout jest na dodatnim szczycie (powyżej 39,3 V) i wstecznego biasingu D4, gdy vout jest na ujemnym szczycie poniżej -39,3 V. podczas pików muzycznych vout od 100 do 400 watów, zasilacze 40 V mają zerowe Ampery pobierane z nich, ponieważ cały prąd pochodzi z szyn 80 V. Liczba ta jest jednak zbyt uproszczona, ponieważ w rzeczywistości nie będzie ona w ogóle kontrolować tranzystorów T2 T4., Dzieje się tak dlatego, że diody D1 i D3, które mają zapewnić ścieżkę dla vout z powrotem do górnych urządzeń, są zawsze odwrócone. Są rysowane do tyłu. W miejsce tych diod, wzmacniacz napięcia ze wzmocnieniem, który wykorzystuje vout jako jego wejście byłoby potrzebne w rzeczywistej konstrukcji. Istnieje inny powód tego wymogu wzmocnienia między vout i T2 base w rzeczywistej konstrukcji klasy H, A to jest zapewnienie, że sygnał stosowany do T2 jest zawsze „przed” sygnałem Vout, więc nigdy nie może „dogonić” trackera kolejowego., Wzmacniacz rail tracker może mieć prędkość obrotową 50 V/µs, podczas gdy wzmacniacz AB może mieć tylko prędkość obrotową 30 V/µs, aby to zagwarantować.