Усилитель мощности класса B

Когда ток коллектора протекает только во время положительного полупериода входного сигнала, усилитель мощности известен как усилитель мощности класса B.

Операция класса B

Смещение транзистора в режиме класса B происходит таким образом, что при нулевом условии сигнала ток коллектора не будет. Рабочая точка выбирается так, чтобы она находилась при отключенном напряжении коллектора. Таким образом, при подаче сигнала на выходе усиливается только положительный полупериод .

На рисунке ниже показаны формы входных и выходных сигналов во время работы класса B.

Когда сигнал подается, цепь смещена в прямом направлении для положительного полупериода входа, и, следовательно, ток коллектора течет. Но во время отрицательного полупериода на входе цепь смещается в обратном направлении, и ток коллектора будет отсутствовать. Следовательно, только положительный полупериод усиливается на выходе.

Поскольку отрицательный полупериод полностью отсутствует, искажение сигнала будет высоким. Также, когда приложенный сигнал увеличивается, рассеиваемая мощность будет больше. Но по сравнению с усилителем мощности класса А выходная эффективность увеличивается.

Ну, чтобы минимизировать недостатки и добиться низкого искажения, высокой эффективности и высокой выходной мощности, в этом усилителе класса B используется двухтактная конфигурация.

Двухтактный усилитель класса B

Хотя эффективность усилителя мощности класса B выше, чем класса A, поскольку используется только один полупериод входа, искажение является высоким. Кроме того, потребляемая мощность используется не полностью. Чтобы компенсировать эти проблемы, в усилителе класса B введена двухтактная конфигурация.

строительство

Схема двухтактного усилителя мощности класса B состоит из двух идентичных транзисторов T ₁ и T ₂ , основания которых подключены к вторичной обмотке входного трансформатора с центральным ответвлением T _r1 . Излучатели закорочены, а на коллекторы _{подается} питание V _CC через первичную _{обмотку} выходного трансформатора T _r2 .

Схема расположения двухтактных усилителей класса B такая же, как и у двухтактных усилителей класса A, за исключением того, что транзисторы смещены при отключении вместо использования смещающих резисторов. На рисунке ниже представлена ​​подробная информация о конструкции двухтактного усилителя мощности класса B.

Схема работы двухтактного усилителя класса B подробно описана ниже.

операция

Схема двухтактного усилителя класса B, показанная на рисунке выше, очищает, что оба трансформатора имеют центральное отвод. Когда на вход не подается сигнал, транзисторы T ₁ и T ₂ находятся в отключенном состоянии и, следовательно, ток коллектора не протекает. Поскольку ток не подается из V _CC , мощность не теряется.

Когда подается входной сигнал, он подается на входной трансформатор T _r1, который разделяет сигнал на два сигнала, которые не совпадают по фазе на 180 ^o . Эти два сигнала поступают на два идентичных транзистора T ₁ и T ₂ . Для положительного полупериода база транзистора T ₁ становится положительной, и ток коллектора течет. В то же время транзистор T ₂ имеет отрицательный полупериод, который переводит транзистор T ₂ в состояние отсечки и, следовательно, ток коллектора не протекает. Форма волны создается, как показано на следующем рисунке.

В течение следующего полупериода транзистор T ₁ переходит в состояние отключения, а транзистор T ₂ переходит в проводимость для обеспечения выхода. Следовательно, для обоих циклов каждый транзистор проводит попеременно. Выходной трансформатор T _r3 служит для соединения двух токов, создавая практически неискаженную форму выходного сигнала.

Энергоэффективность двухтактного усилителя класса B

Ток в каждом транзисторе является средним значением половины синусоиды.

Для половины синусоидальной петли I _dc определяется как

$$I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi}$$

Следовательно,

$$(p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right]$$

Здесь вводится коэффициент 2, поскольку в двухтактном усилителе имеется два транзистора.

Среднеквадратичное значение тока коллектора = $(I_C) _ {max} / \ sqrt {2}$

Среднеквадратичное значение выходного напряжения = $V_ {CC} / \ sqrt {2}$

В идеальных условиях максимальной мощности

Следовательно,

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

Теперь общая максимальная эффективность

$$\ eta_ {total} = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}}$$

$$= \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}}$$

$$= \ frac {\ pi} {4} = 0.785 = 78.5 \%$$

Эффективность коллектора будет такой же.

Следовательно, двухтактный усилитель класса B повышает эффективность, чем двухтактный усилитель класса А.

Дополнительный симметричный двухтактный усилитель класса B

Двухтактный усилитель, который только что обсуждался, повышает эффективность, но использование трансформаторов с центральным отводом делает схему громоздкой, тяжелой и дорогой. Для упрощения схемы и повышения эффективности используемые транзисторы могут быть дополнены, как показано на следующей схеме.

Вышеупомянутая схема использует NPN-транзистор и PNP-транзистор, соединенные в двухтактной конфигурации. Когда подается входной сигнал, во время положительного полупериода входного сигнала NPN-транзистор проводит ток, а PNP-транзистор отключается. Во время отрицательного полупериода транзистор NPN отключается, а транзистор PNP проводит.

Таким образом, NPN-транзистор усиливается во время положительного полупериода входа, в то время как PNP-транзистор усиливается во время отрицательного полупериода входа. Поскольку оба транзистора дополняют друг друга, но действуют симметрично, будучи подключенными в двухтактной конфигурации класса B, эта схема называется двухтактным усилителем с дополнительной симметрией .

преимущества

Преимущества двухтактного усилителя класса B с дополнительной симметрией заключаются в следующем.

• Поскольку нет необходимости в трансформаторах с центральным отводом, вес и стоимость снижаются.

• Равные и противоположные напряжения входного сигнала не требуются.

Поскольку нет необходимости в трансформаторах с центральным отводом, вес и стоимость снижаются.

Равные и противоположные напряжения входного сигнала не требуются.

Недостатки

Недостатки Дополнительной симметрии двухтактного усилителя класса B заключаются в следующем.

Трудно получить пару транзисторов (NPN и PNP), которые имеют сходные характеристики.

Нам нужны как положительные, так и отрицательные напряжения питания.