Усилитель мощности класса А с трансформаторной связью

Усилитель мощности класса A, как обсуждалось в предыдущей главе, является схемой, в которой выходной ток протекает в течение всего цикла входного питания переменного тока. Мы также узнали о его недостатках, таких как низкая выходная мощность и эффективность. Чтобы минимизировать эти эффекты, был представлен усилитель мощности класса А с трансформаторной связью.

Конструкцию усилителя мощности класса A можно понять с помощью рисунка ниже. Это похоже на нормальную схему усилителя, но связано с трансформатором в коллекторе нагрузки.

Здесь R ₁ и R ₂ обеспечивают потенциальное расположение делителя. Резистор Re обеспечивает стабилизацию, C _e — байпасный конденсатор, а R _{e —} для предотвращения переменного напряжения. Используемый здесь трансформатор является понижающим трансформатором.

Первичная обмотка высокого импеданса трансформатора подключена к цепи коллектора с высоким импедансом. Второстепенное устройство с низким импедансом подключено к нагрузке (обычно громкоговоритель).

Трансформер Действие

Трансформатор, используемый в цепи коллектора, предназначен для согласования импедансов. R _L — нагрузка, подключенная во вторичной обмотке трансформатора. R _L ‘- отраженная нагрузка в первичной обмотке трансформатора.

Число витков в первичной обмотке равно n _1, а при вторичной обмотке n ₂ . Пусть V ₁ и V ₂ будут первичными и вторичными напряжениями, а I ₁ и I ₂ будут первичными и вторичными токами соответственно. На приведенном ниже рисунке четко показан трансформатор.

Мы знаем это

 fracV1V2= fracn1n2и fracI1I2= fracn1n2

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

Или же

V1= fracn1n2V2иI1= fracn1n2I2

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

следовательно

 fracV1I1= left( fracn1n2 right)2 fracV2I2

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

Но V ₁ / I ₁ = R _L ‘= эффективное входное сопротивление

А V ₂ / I ₂ = R _L = эффективное выходное сопротивление

Следовательно,

R′L= left( fracn1n2 right)2RL=n2RL

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

куда

n= fracчислоизповоротовввпервичноечислоизповоротовввторичное= fracn1n2

$$n = \ frac {число \: из \: поворотов \: в \: в \: первичное} {число \: из \: поворотов \: в \: вторичное} = \ frac {n_1} {n_2}$$

Усилитель мощности может быть согласован, если принять правильное соотношение оборотов в понижающем трансформаторе.

Схема работы

Если пиковое значение тока коллектора из-за сигнала равно нулю тока коллектора сигнала, то получается максимальная выходная мощность переменного тока. Таким образом, для достижения полного усиления рабочая точка должна находиться в центре линии нагрузки.

Рабочая точка, очевидно, изменяется при подаче сигнала. Напряжение на коллекторе изменяется в противофазе с током коллектора. Изменение напряжения коллектора появляется через первичную обмотку трансформатора.

Анализ цепей

Потеря мощности в первичной обмотке считается незначительной, так как ее сопротивление очень мало.

Входная мощность при условии постоянного тока будет

(Pin)dc=(Ptr)dc=VCC times(IC)Q

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

При максимальной мощности усилителя класса A напряжение изменяется от (V _ce ) _max до нуля, а ток от (I _c ) _max до нуля.

следовательно

Vrms= frac1 sqrt2 left[ frac(Vce)max−(Vce)min2 right]= frac1 sqrt2 left[ frac(Vce)max2 right]= frac2VCC2 sqrt2= fracVCC sqrt2

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

Irms= frac1 sqrt2 left[ frac(IC)max−(IC)min2 right]= frac1 sqrt2 left[ frac(IC)max2 right]= frac2(IC)Q2 sqrt2= гидроразрыва(IC)Q SQRT2

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

Следовательно,

(PO)ac=Vrms timesIrms= fracVCC sqrt2 times frac(IC)Q sqrt2= fracVCC times(IC)Q2

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

Следовательно,

Эффективность коллектора =  frac(PO)ac(Ptr)dc$\ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}}$

Или же,

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

= frac12 times100=50%

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

КПД усилителя мощности класса А составляет почти 30%, тогда как он был повышен до 50% благодаря использованию усилителя мощности класса А с трансформаторной связью.

преимущества

Преимущества усилителя мощности класса А в трансформаторе заключаются в следующем.

• Нет потери мощности сигнала в резисторе базы или коллектора.
• Превосходное согласование импеданса достигается.
• Прибыль высока.
• Обеспечена изоляция постоянного тока.

Недостатки

Недостатки усилителя мощности класса А с трансформаторной связью заключаются в следующем.

• Низкочастотные сигналы сравнительно менее усилены.
• Слышен шум от трансформаторов.
• Трансформаторы громоздки и дороги.
• Плохая частотная характеристика.

Приложения

Применение усилителя мощности класса А с трансформаторной связью заключается в следующем.

В этой схеме согласование импедансов является основным критерием.

Они используются в качестве усилителей драйвера и иногда в качестве выходных усилителей.