Mạch khuếch đại Class A Hoạt động và Ứng dụng

Chúng tôi đã thảo luận, các lớp và phân loại của bộ khuếch đại công suất trong các bài báo trước của chúng tôi. Các mạch khuếch đại công suất được sử dụng để cung cấp công suất cao để thúc đẩy các tải như loa phóng thanh. Bộ khuếch đại công suất được phân loại dựa trên phương thức hoạt động của chúng, tức là một phần của chu kỳ đầu vào mà trong đó dòng điện thu được mong đợi chạy qua. Trên cơ sở này, các bộ khuếch đại công suất được phân loại như dưới đây. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về Bộ khuếch đại Class A.

• Bộ khuếch đại công suất Class A
• Bộ khuếch đại công suất loại B
• Bộ khuếch đại công suất Class C
• Bộ khuếch đại công suất Class AB
• Bộ khuếch đại công suất Class D, E, G, S, T (Chuyển mạch Bộ khuếch đại công suất)

Nói chung, bộ khuếch đại công suất (tín hiệu lớn) được sử dụng trong các tầng đầu ra của hệ thống khuếch đại âm thanh để điều khiển tải loa. Loa thông thường có trở kháng từ 4Ω đến 8Ω, do đó bộ khuếch đại công suất phải có khả năng cung cấp dòng điện đỉnh cao cần thiết để điều khiển loa trở kháng thấp.

Bộ khuếch đại công suất Class A

Trong bộ khuếch đại loại A, Nếu dòng điện góp chạy liên tục trong toàn bộ chu kỳ của tín hiệu đầu vào, bộ khuếch đại công suất được gọi là bộ khuếch đại công suất loại A. Nó ít được sử dụng cho các giai đoạn công suất cao hơn, vì nó có hiệu suất kém.

Mục đích của phân cực loại A là làm cho bộ khuếch đại tương đối không bị nhiễu bằng cách làm cho dạng sóng tín hiệu nằm ngoài vùng từ 0v đến 0,6v nơi đặc tính đầu vào của bóng bán dẫn là phi tuyến tính.

Thiết kế bộ khuếch đại Class A tạo ra một bộ khuếch đại tuyến tính tốt, nhưng hầu hết công suất được tạo ra bởi bộ khuếch đại lãng phí dưới dạng nhiệt. Vì các bóng bán dẫn trong bộ khuếch đại Class A, luôn được phân cực thuận, nên sẽ có ít dòng điện chạy qua chúng ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào và đây là lý do chính cho hiệu quả kém của nó. Sơ đồ mạch của Bộ khuếch đại công suất loại A được ghép nối trực tiếp được thể hiện trong hình bên dưới.

Bộ khuếch đại Class A kết hợp biến áp

Mạch hiển thị ở trên là một bộ khuếch đại Class A được ghép nối trực tiếp. Bộ khuếch đại trong đó tải được ghép nối với đầu ra của bóng bán dẫn dùng máy biến áp gọi là bộ khuếch đại ghép trực tiếp.

Sử dụng kỹ thuật ghép nối biến áp, hiệu quả của bộ khuếch đại có thể được nâng cao ở mức độ lớn. Biến áp khớp nối cung cấp sự phù hợp trở kháng tốt giữa tải và đầu ra, và đó là lý do chính đằng sau việc cải thiện hiệu suất.

Nói chung, dòng điện chạy qua tải điện trở thu, điều này sẽ gây ra sự lãng phí nguồn DC trong đó. Kết quả là, nguồn điện một chiều này bị tiêu tán trong tải dưới dạng nhiệt và nó không đóng góp bất kỳ nguồn điện xoay chiều đầu ra nào.

Do đó, không nên cho dòng điện qua thiết bị đầu ra (ví dụ: loa) trực tiếp.

Vì lý do này, một sự sắp xếp đặc biệt được thực hiện bằng cách sử dụng một máy biến áp thích hợp để ghép tải với bộ khuếch đại như đã cho trong mạch trên.

Mạch có các điện trở phân chia tiềm năng R1 & R2, điện trở phân cực và cực phát Re, dùng để ổn định mạch. Tụ điện bỏ qua CE và điện trở cực phát Re được nối song song để ngăn chặn điện áp xoay chiều.

Tụ điện đầu vào Cin ( Tụ điện khớp nối ) được sử dụng để kết hợp điện áp tín hiệu đầu vào AC với đế của bóng bán dẫn và nó chặn DC từ giai đoạn trước.

ĐẾN biến áp bước xuống được cung cấp với tỷ lệ rẽ thích hợp để ghép nối bộ thu trở kháng cao với tải trở kháng thấp.

Khớp trở kháng của Bộ khuếch đại Class A

Trở kháng phù hợp có thể được thực hiện bằng cách làm cho trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại bằng với trở kháng đầu vào của tải. Đây là nguyên tắc quan trọng để truyền công suất cực đại (phù hợp với định lý truyền công suất cực đại).

Ở đây có thể đạt được kết hợp trở kháng bằng cách chọn số vòng của cuộn sơ cấp sao cho trở kháng thuần của nó bằng trở kháng đầu ra của bóng bán dẫn và chọn số vòng của cuộn thứ cấp sao cho trở kháng thuần của nó bằng trở kháng đầu vào của loa.

Đặc điểm đầu ra của Bộ khuếch đại công suất loại A

Từ hình dưới đây, chúng ta có thể quan sát thấy điểm Q được đặt chính xác tại tâm của đường tải AC và bóng bán dẫn dẫn điện cho mọi điểm trong dạng sóng đầu vào. Hiệu suất tối đa theo lý thuyết của bộ khuếch đại công suất loại A là 50%.

Đặc điểm đầu ra của bộ khuếch đại công suất loại A- Dòng tải AC

Trong thực tế, với ghép nối điện dung và tải cảm ứng (loa), hiệu suất có thể giảm xuống thấp đến 25%. Điều này có nghĩa là 75% công suất do bộ khuếch đại lấy ra từ đường cung cấp bị lãng phí.

Phần lớn điện năng bị lãng phí bị mất dưới dạng nhiệt trên các phần tử hoạt động (bóng bán dẫn). Do đó, ngay cả một bộ khuếch đại công suất Class A có công suất vừa phải cũng cần một nguồn điện lớn và một tản nhiệt lớn.

Ưu điểm và nhược điểm của Bộ khuếch đại Class A được ghép nối trực tiếp

Chúng tôi sử dụng các bộ khuếch đại công suất cho các mục đích khác nhau tùy thuộc vào các ràng buộc. Mỗi bộ khuếch đại công suất lớp đều có những ưu và nhược điểm riêng dựa trên độ tin cậy và hiệu quả của nó.

Ưu điểm của Bộ khuếch đại Class A

• Nó có độ trung thực cao vì bản sao chính xác đầu ra của tín hiệu đầu vào.
• Nó đã cải thiện phản ứng tần số cao vì thiết bị hoạt động được BẬT toàn thời gian, tức là không cần thời gian để bật thiết bị.
• Không có sự biến dạng chéo vì thiết bị hoạt động dẫn trong toàn bộ chu kỳ của tín hiệu đầu vào.
• Cấu hình kết thúc duy nhất có thể dễ dàng và thực tế trong amp hạng A.

Nhược điểm của Bộ khuếch đại Class A

• Do bộ nguồn và tản nhiệt lớn, ampli class A có giá thành cao và cồng kềnh.
• Nó có hiệu quả kém.
• Do đáp ứng tần số ghép nối biến áp không tốt.

Các ứng dụng của Bộ khuếch đại Class A

• Bộ khuếch đại Class A phù hợp hơn cho các hệ thống âm nhạc ngoài trời, vì bóng bán dẫn tái tạo toàn bộ dạng sóng âm thanh mà không bao giờ bị cắt. Kết quả là, âm thanh rất rõ ràng và tuyến tính hơn, tức là nó có mức độ méo tiếng thấp hơn nhiều.
• Chúng thường rất lớn, nặng và tạo ra năng lượng nhiệt gần 4-5 watt trên một watt đầu ra. Do đó, chúng chạy rất nóng và cần nhiều thông gió. Vì vậy, chúng hoàn toàn không lý tưởng cho một chiếc xe hơi và hiếm khi được chấp nhận trong một ngôi nhà.

Hy vọng tất cả các bạn thích bài viết này. Đối với bất kỳ truy vấn, đề xuất hoặc Dự án điện tử mới nhất thông tin, xin vui lòng bình luận bên dưới. Chúng tôi luôn đánh giá cao những đề xuất của bạn.