Классы усилителей мощности

В электроника, классы усилителя мощности буквенные символы применяются к разным усилитель мощности типы. Класс дает общее представление о усилитель мощности характеристики и производительность. Классы связаны с периодом времени, в течение которого активное усилительное устройство пропускает ток, выраженным как часть периода формы сигнала, подаваемого на вход. Усилитель класса А проводит через весь период сигнала; Класс B только половину периода ввода, класс C намного меньше половины периода ввода. Усилитель класса D управляет своим выходным устройством в режиме переключения; доля времени, которое проводит устройство, регулируется таким образом, чтобы широтно-импульсная модуляция вывод получается из сцены.

Дополнительные буквенные классы определены для усилителей специального назначения с дополнительными активными элементами или конкретными улучшениями источника питания; иногда производитель использует новый буквенный символ для продвижения своего патентованного дизайна.

Цепи усилителя мощности (выходные каскады) классифицируются как A, B, AB и C для линейный конструкции - и классы D и E для схем переключения. Классы основаны на пропорции каждого входного цикла (угла проводимости), в течение которого усилительное устройство пропускает ток.^[1] Изображение угла проводимости получается в результате усиления синусоидального сигнала. Если устройство всегда включено, угол проводимости составляет 360 °. Если он включен только половину каждого цикла, угол составляет 180 °. Угол потока тесно связан с усилителем энергоэффективность.

На рисунках ниже биполярный переходной транзистор показан как усилительное устройство. Однако те же атрибуты встречаются с МОП-транзисторы или вакуумные лампы.

Класс А

Усилитель класса А

В усилителе класса A используется 100% входного сигнала (угол проводимости Θ = 360 °). Активный элемент остается проводящим^[2] Все время.

Усиливающие устройства, работающие в классе А, работают во всем диапазоне входного цикла. А усилитель класса А отличается тем, что устройства выходного каскада пристрастный для работы класса А. Подкласс A2 иногда используется для обозначения каскадов класса A для электронных ламп, которые управляют сеткой слегка положительно на пиках сигнала для немного большей мощности, чем нормальный класс A (A1; где сетка всегда отрицательна.^[3]^[4]). Однако это приводит к более сильному искажению сигнала.^{[нужна цитата ]}.

Преимущества усилителей класса А

Конструкции класса A могут быть проще, чем конструкции других классов, поскольку конструкции класса -AB и -B требуют наличия двух подключенных устройств в цепи (двухтактный выход ), каждый для обработки одной половины сигнала, тогда как класс A может использовать одно устройство (односторонний ).
Усиливающий элемент смещен, поэтому устройство всегда проводит ток коллектора (для слабого сигнала) (для транзисторы; ток утечки для Полевые транзисторы или ток анода / пластины для электронных ламп) близок к наиболее линейной части его крутизна изгиб.
Поскольку устройство никогда не «выключается», нет времени «включения», нет проблем с накоплением заряда и, как правило, лучше высокочастотные характеристики и стабильность контура обратной связи (и обычно меньше гармоник высокого порядка).
Точка, в которой устройство приближается к выключению, не находится в состоянии «нулевой сигнал», поэтому проблемы кроссовер искажение связанных с конструкциями классов AB и -B.
Лучше всего подходит для низких уровней сигнала радиоприемников из-за низкого уровня искажений.

Недостаток усилителей класса А

Усилители класса А неэффективны. Максимальный теоретический КПД 25% достигается при использовании обычных конфигураций, но 50% - это максимум для трансформатора или конфигурации с индуктивной связью.^[5] В усилителе мощности это не только тратит впустую энергию и ограничивает работу с батареями, но и увеличивает эксплуатационные расходы и требует более мощных выходных устройств. Неэффективность возникает из-за постоянного тока, который должен составлять примерно половину максимального выходного тока, и большая часть напряжения источника питания присутствует на выходном устройстве при низких уровнях сигнала. Если от схемы класса A требуется высокая выходная мощность, источник питания и сопутствующее тепло становятся значительными. Для каждого ватт доставлен в нагрузка, сам усилитель в лучшем случае потребляет дополнительный ватт. Для усилителей большой мощности это означает очень большие и дорогие блоки питания и радиаторы.
Поскольку выходные устройства постоянно работают на полную мощность (в отличие от усилителя класса A / B), у них не будет такого длительного срока службы, если только усилитель не будет специально разработан с учетом этого, что увеличивает стоимость обслуживания или проектирование усилителя.

Конструкции усилителей мощности класса A в значительной степени были заменены более эффективными конструкциями, хотя их простота делает их популярными среди некоторых любителей. Есть рынок дорогих высокая точность усилители класса А считаются "культовым предметом" среди аудиофилов.^[6] в основном из-за отсутствия кроссовер искажение и уменьшенные нечетные гармоники и гармоники высокого порядка искажение. Усилители мощности класса А также используются в некоторых "бутик" гитарные усилители благодаря уникальному качеству звука и воспроизведению винтажных тонов.

Несимметричные и триодные усилители класса А

Некоторые любители, которые предпочитают усилители класса A, также предпочитают использовать конструкции с термоэлектронными лампами вместо транзисторов по нескольким причинам:

Несимметричные выходные каскады имеют асимметричный функция передачи, что означает, что гармоники четного порядка в создаваемом искажении, как правило, не компенсируются (как в двухтактный выход этапы). Для трубок или Полевые транзисторы, наибольшие искажения составляют гармоники второго порядка, от квадратный закон передаточная характеристика, который для некоторых производит более «теплый» и приятный звук.^[7]^[8]
Для тех, кто предпочитает низкие показатели искажений, использование ламп класса A (генерирующих небольшие искажения нечетной гармоники, как упоминалось выше) вместе с симметричными цепями (такими как двухтактные выходные каскады или сбалансированные каскады низкого уровня) приводит к подавление большей части четных гармоник искажения, следовательно, удаление большей части искажения.
Исторически ламповые усилители часто использовались как усилители мощности класса А просто потому, что клапаны большие и дорогие; во многих проектах класса А используется только одно устройство.

Транзисторы намного дешевле ламп, поэтому более сложные конструкции, в которых используется больше деталей, все же дешевле в производстве, чем конструкции ламп. Классическим приложением для пары устройств класса А является длиннохвостая пара, который является исключительно линейным и лежит в основе многих более сложных схем, включая множество аудиоусилителей и почти все операционные усилители.

Усилители класса А могут использоваться в выходных каскадах операционные усилители^[9] (хотя точность смещения в недорогих операционных усилителях, таких как 741 может привести к характеристикам класса A, класса AB или класса B в зависимости от устройства или температуры). Иногда они используются как усилители мощности звука средней мощности, с низким КПД и высокой стоимостью. Потребляемая мощность не связана с выходной мощностью. В режиме ожидания (без входа) энергопотребление практически такое же, как и при большой выходной громкости. Результат - низкий КПД и высокое тепловыделение.

Класс B

Идеальный усилитель класса B (двухтактный). На практике искажения возникают около точки кроссовера.

В усилителе класса B активное устройство проводит 180 градусов цикла. Если бы было только одно устройство, это привело бы к недопустимым искажениям, поэтому обычно используются два устройства, особенно на звуковых частотах. Каждый из них проводит половину (180 °) сигнального цикла, и токи устройства объединяются так, чтобы ток нагрузки был непрерывным.^[10]

В радиочастота, если связь с нагрузкой осуществляется через настроенная схема, можно использовать одно устройство, работающее в классе B, потому что запасенная энергия в настроенной цепи обеспечивает «недостающую» половину формы сигнала. Устройства, работающие в классе B, используются в линейных усилителях, так называемых, потому что выходная мощность радиочастоты пропорциональна квадрату входного напряжения возбуждения. Эта характеристика предотвращает искажение амплитудно-модулированных или частотно-модулированных сигналов, проходящих через усилитель. Такие усилители имеют КПД около 60%.^[11]

Когда усилители класса B усиливают сигнал с помощью двух активных устройств, каждое из них работает более половины цикла. Эффективность значительно выше, чем у усилителей класса А.^[12] Усилители класса B также используются в устройствах с батарейным питанием, таких как транзисторные радиоприемники. Класс B имеет максимальный теоретический КПД π / 4 (≈ 78,5%).^[13]

Практическая схема с использованием элементов класса B - это двухтактный этап, например, очень упрощенное расположение дополнительных пар, показанное справа. Каждое из дополнительных устройств используется для усиления противоположных половин входного сигнала, который затем рекомбинируется на выходе. Такая компоновка дает хорошую эффективность, но обычно страдает недостатком, заключающимся в небольшом несоответствии в области перехода - на стыках между двумя половинами сигнала, поскольку одно выходное устройство должно брать на себя подачу питания точно так же, как другая отделка. Это называется кроссовер искажение. Улучшение состоит в том, чтобы настроить устройства таким образом, чтобы они не выключались полностью, когда они не используются. Такой подход называется класс AB операция.^{[нужна цитата ]}

Класс AB

Идеальный усилитель класса AB

В усилителе класса AB угол проводимости занимает промежуточное положение между классами A и B; каждый из двух активных элементов проводит более половины времени. Класс AB широко считается хорошим компромиссом для усилителей, поскольку большую часть времени музыкальный сигнал достаточно тихий, чтобы сигнал оставался в области «класса A», где он усиливается с хорошей точностью и по определению, если выходит за пределы этой области, достаточно велик, чтобы продукты искажения, типичные для класса B, были относительно небольшими. Перекрестные искажения можно дополнительно уменьшить за счет использования отрицательной обратной связи.

В режиме работы класса AB каждое устройство работает так же, как и в классе B, на половине формы волны, но также проводит небольшую часть на другой половине.^[14] В результате уменьшается область, в которой оба устройства одновременно почти отключены («мертвая зона»). В результате, когда формы сигналов от двух устройств объединяются, кроссовер значительно сводится к минимуму или полностью устраняется. Точный выбор ток покоя (постоянный ток через оба устройства при отсутствии сигнала) имеет большое значение для уровня искажение (и к риску тепловой разгон, что может повредить устройства). Часто напряжение смещения, применяемое для установки этого тока покоя, необходимо регулировать в зависимости от температуры выходных транзисторов. (Например, в схеме, показанной справа, диоды должны быть установлены физически близко к выходным транзисторам и должны иметь согласованный температурный коэффициент.) Другой подход (часто используемый с терморегулирующими напряжениями смещения) состоит в том, чтобы включить резисторы малой мощности. последовательно с эмиттерами.

Класс AB жертвует некоторой эффективностью по сравнению с классом B в пользу линейности, поэтому он менее эффективен (ниже 78,5% для полной амплитуды синусоидальные волны в транзисторных усилителях, как правило; гораздо реже встречается в ламповых усилителях класса AB). Обычно он намного эффективнее класса А.

Суффиксы для ламповых усилителей

Конструкция лампового усилителя иногда имеет дополнительный суффиксный номер для класса, например, класс B1. Суффикс 1 указывает, что ток сети не течет во время какой-либо части формы входного сигнала, а суффикс 2 указывает, что ток сети течет для части формы входного сигнала. Это различие влияет на конструкцию каскадов драйверов для усилителя. Номера суффиксов не используются для полупроводниковых усилителей.^[15]

Класс C

Усилитель класса C

В усилителе класса C используется менее 50% входного сигнала (угол проводимости Θ <180 °). Искажения велики, и для практического использования в качестве нагрузки требуется настроенная схема. В радиочастотных приложениях КПД может достигать 80%.^[11]

Обычное применение усилителей класса C - в РФ. передатчики работает на одном фиксированном несущая частота, где искажение контролируется настроенной нагрузкой усилителя. Входной сигнал используется для переключения активного устройства, заставляя импульсы тока проходить через настроенная схема составляющая часть нагрузки.^[16]

Усилитель класса C имеет два режима работы: настроенный и ненастроенный.^[17] На схеме показана форма сигнала от простой схемы класса C без настроенной нагрузки. Это называется ненастроенной работой, и анализ формы волны показывает сильные искажения, которые появляются в сигнале. Когда используется правильная нагрузка (например, индуктивно-емкостной фильтр плюс нагрузочный резистор), происходят две вещи. Во-первых, уровень смещения на выходе ограничивается средним выходным напряжением, равным напряжению питания. Вот почему настроенная операция иногда называется стучать. Это восстанавливает форму сигнала до его правильной формы, несмотря на то, что усилитель имеет только однополярный источник питания. Это напрямую связано со вторым явлением: форма сигнала на центральной частоте становится менее искаженной. Остаточное искажение зависит от пропускная способность настроенной нагрузки, при этом центральная частота испытывает очень небольшие искажения, но затухание тем больше, чем дальше от настроенной частоты попадает сигнал.

Настроенный контур резонирует на одной частоте, фиксированной несущей частоте, поэтому нежелательные частоты подавляются, а желаемый полный сигнал (синусоидальная волна) извлекается настроенной нагрузкой. Полоса пропускания сигнала усилителя ограничена Добротность настроенной схемы, но это не является серьезным ограничением. Любые остаточные гармоники можно удалить с помощью дополнительного фильтра.

В практических усилителях класса C неизменно используется настроенная нагрузка. В одной из распространенных схем резистор, показанный в приведенной выше схеме, заменен параллельно настроенной схемой, состоящей из катушки индуктивности и конденсатора, включенных параллельно, компоненты которых выбраны так, чтобы резонировать с частотой входного сигнала. Мощность может быть подключена к нагрузке с помощью трансформатора с вторичной обмоткой, намотанной на индуктор. Среднее напряжение на коллекторе тогда равно напряжению питания, а напряжение сигнала, возникающее в настроенной цепи, изменяется от почти нуля до почти удвоенного напряжения питания во время РЧ цикла. Входная цепь смещена, так что активный элемент (например, транзистор) проводит только часть цикла RF, обычно одну треть (120 градусов) или меньше.^[18]

Активный элемент проводит только тогда, когда напряжение коллектора проходит через минимум. Таким образом, рассеиваемая мощность в активном устройстве сводится к минимуму, а эффективность повышается. В идеале активный элемент должен пропускать только мгновенный импульс тока, пока напряжение на нем равно нулю: тогда он не рассеивает мощность и достигается 100% КПД. Однако практические устройства имеют ограничение по пиковому току, который они могут пропускать, и поэтому импульс должен быть расширен примерно до 120 градусов, чтобы получить разумную мощность, и тогда КПД составляет 60–70%.^[18]

Класс D

Блок-схема базового коммутационного усилителя или усилителя ШИМ (класс D).

Босс Аудио моноусилитель класса D с фильтр нижних частот для питания сабвуферы

Усилители класса D используют некоторую форму широтно-импульсная модуляция для управления устройствами вывода. Угол проводимости каждого устройства больше не связан напрямую с входным сигналом, а зависит от ширины импульса.

в усилитель класса D активные устройства (транзисторы) функционируют как электронные переключатели вместо устройств с линейным усилением; они либо включены, либо выключены. Аналоговый сигнал преобразуется в поток импульсов, который представляет сигнал широтно-импульсная модуляция, модуляция плотности импульса, дельта-сигма модуляция или соответствующий метод модуляции перед подачей на усилитель. Среднее по времени значение мощности импульсов прямо пропорционально аналоговому сигналу, поэтому после усиления сигнал может быть преобразован обратно в аналоговый сигнал с помощью пассивного фильтр нижних частот.Цель выходного фильтра - сглаживать поток импульсов до аналогового сигнала, удаляя высокочастотные спектральные компоненты импульсов. Частота выходных импульсов обычно в десять или более раз превышает наивысшую частоту входного сигнала для усиления, так что фильтр может адекватно уменьшать нежелательные гармоники и точно воспроизводить входной сигнал.^[19]

Главное преимущество усилителя класса D - энергоэффективность. Поскольку выходные импульсы имеют фиксированную амплитуду, переключающие элементы (обычно МОП-транзисторы, но электронные лампы, и в свое время биполярные транзисторы, использовались) либо полностью включены, либо полностью выключены, а не работают в линейном режиме. МОП-транзистор работает с наименьшим сопротивлением, когда он полностью включен, и, таким образом (за исключением полного выключения), имеет наименьшее рассеивание мощности в этом состоянии. По сравнению с эквивалентным устройством класса AB более низкие потери усилителя класса D позволяют использовать меньший радиатор для полевых МОП-транзисторов, уменьшая при этом потребляемую входную мощность, что позволяет использовать источник питания меньшей мощности. Поэтому усилители класса D обычно меньше, чем эквивалентные усилители класса AB.

Еще одно преимущество усилителя класса D заключается в том, что он может работать от источника цифрового сигнала, не требуя цифро-аналоговый преобразователь (DAC), чтобы сначала преобразовать сигнал в аналоговую форму. Если источник сигнала находится в цифровой форме, например, в цифровой медиаплеер или же звуковая карта компьютера, цифровая схема может преобразовывать двоичный цифровой сигнал непосредственно в широтно-импульсная модуляция сигнал, который подается на усилитель, что значительно упрощает схему.

Усилитель класса D с умеренной выходной мощностью может быть построен с использованием обычного логического процесса CMOS, что делает его пригодным для интеграции с другими типами цифровых схем. Таким образом, он обычно встречается в Система на кристалле со встроенным звуком, когда усилитель использует общую матрицу с основным процессором или DSP.

Усилители класса D широко используются для управления моторы - но теперь также используются в качестве усилителей мощности с дополнительной схемой, которая преобразует аналоговый сигнал в гораздо более высокочастотный сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Импульсные источники питания даже были преобразованы в грубые усилители класса D (хотя обычно они воспроизводят только низкие частоты с приемлемой точностью).

На рынке появились высококачественные усилители мощности звука класса D. Считается, что эти конструкции могут соперничать с традиционными усилителями AB по качеству. Раннее использование усилителей класса D было высокомощным. сабвуфер усилители в автомобилях. Поскольку сабвуферы обычно ограничены полосой пропускания не выше 150 Гц, скорость переключения для усилителя не должна быть такой же высокой, как для полнодиапазонного усилителя, что позволяет использовать более простые конструкции. Усилители класса D для сабвуферов относительно недороги по сравнению с усилителями класса AB.

Письмо D для обозначения этого класса усилителя используется просто следующая буква после C и, хотя иногда используется как таковой, не означает цифровой. Усилители класса D и класса E иногда ошибочно называют «цифровыми», потому что форма выходного сигнала внешне напоминает последовательность цифровых символов, но усилитель класса D просто преобразует входной сигнал в непрерывный с широтно-импульсной модуляцией аналоговый сигнал. (Цифровой сигнал будет с импульсной кодовой модуляцией.)

Дополнительные занятия

Другие классы усилителей в основном являются вариациями предыдущих классов. Например, усилители класса G и класса H маркируются изменением шин питания (дискретными шагами или непрерывно, соответственно) после входного сигнала. Потери тепла на выходных устройствах можно уменьшить, поскольку избыточное напряжение сведено к минимуму. Сам усилитель, который питается этими шинами, может быть любого класса. Эти виды усилителей более сложны и в основном используются для специализированных приложений, например, для очень мощных устройств. Кроме того, усилители классов E и F обычно описываются в литературе для радиочастотных приложений, где важна эффективность традиционных классов, но некоторые аспекты существенно отклоняются от своих идеальных значений. Эти классы используют гармоническую настройку своих выходных сетей для достижения более высокой эффективности и могут считаться подмножеством класса C из-за их характеристик угла проводимости.

Класс E

Усилитель класса E - это высокоэффективный настраиваемый импульсный усилитель мощности, используемый на радиочастотах. В нем используется однополюсный переключающий элемент и настроенная реактивная сеть между переключателем и нагрузкой. Схема обеспечивает высокий КПД за счет работы переключающего элемента только в точках с нулевым током (включение - выключение) или нулевым напряжением (выключение - включение), что сводит к минимуму потери мощности в переключателе, даже если время переключения устройств велико по сравнению. к частоте работы.^[20]

Часто упоминается, что об усилителе класса E впервые сообщили в 1975 году.^[21] Однако полное описание работы класса E можно найти в докторской диссертации Джеральда Д. Юинга 1964 года.^[22] Интересно, что аналитические уравнения дизайна стали известны совсем недавно.^[23]

Класс F

В двухтактных усилителях и КМОП четные гармоники обоих транзисторов просто компенсируются. Эксперимент показывает, что эти усилители могут генерировать прямоугольную волну. Теоретически прямоугольные волны состоят только из нечетных гармоник. В усилителе класса D выходной фильтр блокирует все гармоники; т.е. гармоники видят открытую нагрузку. Таким образом, даже небольших токов в гармониках достаточно для генерации прямоугольной волны напряжения. Ток синфазен с напряжением, подаваемым на фильтр, но напряжение на транзисторах не совпадает по фазе. Следовательно, существует минимальное перекрытие между током через транзисторы и напряжением на транзисторах. Чем острее края, тем меньше нахлест.

В то время как в классе D транзисторы и нагрузка существуют как два отдельных модуля, класс F допускает недостатки, такие как паразитные свойства транзистора, и пытается оптимизировать глобальную систему, чтобы иметь высокий импеданс на гармониках.^[24] Конечно, на транзисторе должно быть конечное напряжение, чтобы протолкнуть ток через сопротивление в открытом состоянии. Поскольку объединенный ток через оба транзистора в основном находится в первой гармонике, он выглядит как синусоида. Это означает, что в середине квадрата должен протекать максимум тока, поэтому может иметь смысл сделать провал в квадрате или, другими словами, допустить некоторое превышение прямоугольной волны напряжения. Сеть с нагрузкой класса F по определению должна передавать ниже пороговой частоты и отражать выше.

Любая частота, лежащая ниже границы среза и имеющая вторую гармонику выше среза, может быть усилена, что составляет октавную полосу пропускания. С другой стороны, индуктивно-емкостная последовательная цепь с большой индуктивностью и настраиваемой емкостью может быть проще в реализации. Уменьшая рабочий цикл ниже 0,5, можно модулировать выходную амплитуду. Форма прямоугольного сигнала напряжения ухудшается, но любой перегрев компенсируется снижением общей потребляемой мощности. Любое несоответствие нагрузки за фильтром может воздействовать только на форму волны тока первой гармоники, очевидно, что имеет смысл только чисто резистивная нагрузка, тогда чем ниже сопротивление, тем выше ток.

Класс F может управляться синусоидой или прямоугольной волной, для синусоиды вход может настраиваться индуктором для увеличения усиления. Если класс F реализован с одним транзистором, фильтр будет сложно закоротить четные гармоники. Во всех предыдущих проектах использовались острые края, чтобы минимизировать перекрытие.

Классы G и H

Идеальная модуляция напряжения шины класса G

Идеальная модуляция напряжения шины класса H

Модуляция напряжения рельса

Базовая схема конфигурации класса H

Существует множество конструкций усилителей, которые улучшают выходные каскады класса AB более эффективными методами для достижения большей эффективности с низким уровнем искажений. Эти конструкции распространены в больших усилителях звука, так как радиаторы а силовые трансформаторы были бы чрезмерно большими (и дорогими) без повышения эффективности. Термины «класс G» и «класс H» используются взаимозаменяемо для обозначения различных дизайнов, различающихся по определению от одного производителя или бумаги к другому.

Усилители класса G (в которых используется «переключение шин» для снижения энергопотребления и повышения эффективности) более эффективны, чем усилители класса AB. Эти усилители имеют несколько шин питания с разными напряжениями и переключаются между ними, когда выходной сигнал приближается к каждому уровню. Таким образом, усилитель увеличивает КПД за счет уменьшения потерь мощности на выходных транзисторах. Усилители класса G более эффективны, чем класса AB, но менее эффективны по сравнению с классом D, однако они не имеют электромагнитная интерференция эффекты класса D.

Усилители класса H создают бесступенчатую (аналоговую) шину питания. Иногда их называют рельсовыми трекерами. Это достигается за счет модуляции шин питания так, чтобы они были всего на несколько вольт больше, чем выходной сигнал, «отслеживающий» его в любой момент времени. Выходной каскад все время работает с максимальной эффективностью. Это связано со способностью схемы удерживать рельсовые транзисторы (T2 и T4) в отключенном состоянии до тех пор, пока пик музыкального напряжения не достигнет достаточной величины, чтобы потребовать дополнительное напряжение от источников + и - 80 В. См. Схематический рисунок. Усилитель класса H можно рассматривать как два последовательно включенных усилителя. В схематическом примере, показанном на рисунке, усилители на шине + - 40 В могут обеспечивать непрерывную мощность около 100 Вт при нагрузке 8 Ом. Если музыкальный сигнал vout работает ниже 40 вольт, усилитель имеет только потери, связанные с усилителем мощностью 100 Вт. Это связано с тем, что верхние устройства класса H T2 и T4 используются только тогда, когда выходной музыкальный сигнал составляет от 100 до 400 Вт. Ключ к пониманию этой эффективности без искажения реальных цифр заключается в том, что у нас есть усилитель мощностью 400 Вт, но с эффективностью усилителя на 100 Вт. Это связано с тем, что музыкальные волновые формы содержат длительные периоды менее 100 Вт и содержат только короткие импульсы мощностью до 400 Вт мгновенно; Другими словами, потери на 400 Вт - кратковременные. Если бы этот пример был нарисован как класс AB с только источниками питания 80 В вместо источников питания 40 В, транзисторы T1 и T3 должны были бы иметь проводимость на всем протяжении сигнала от 0 до 80 В с соответствующими потерями VI на всем протяжении период волны vout - не только кратковременные всплески высокой энергии. Для достижения этого управления отслеживанием рельсов T2 и T4 действуют как усилители тока, каждый последовательно со своими низковольтными аналогами T1 и T3. Назначение T2 и T3 - обеспечить обратное смещение диода D2, когда vout находится на положительном пике (выше 39,3 В), и обратное смещение D4, когда vout находится на отрицательном пике менее -39,3 В. Во время музыкального пика vout от 100 до 400 Вт, источники питания 40 В имеют нулевое Амперы взяты из них поскольку весь ток идет от шин 80 В.Однако эта цифра слишком упрощена, так как она вообще не будет управлять транзисторами T2 T4. Это связано с тем, что диоды D1 и D3, которые предназначены для обеспечения пути выхода Vout обратно в верхние устройства, являются всегда с обратным смещением. Они оттянуты назад. Вместо этих диодов в реальной конструкции потребуется усилитель напряжения с коэффициентом усиления, который использует Vout в качестве входа. Есть еще одна причина этого требования к усилению между vout и базой T2 в реальной конструкции класса H, а именно, чтобы гарантировать, что сигнал, подаваемый на T2, всегда «опережает» сигнал Vout, поэтому он никогда не может «догнать» рельсовый трекер. Усилитель рельсового трекера может иметь скорость нарастания 50 В / мкс, в то время как усилитель AB может иметь скорость нарастания только 30 В / мкс, чтобы гарантировать это.

Классы усилителей мощности - Power amplifier classes

Содержание