Усилители мощности класса A

Мы уже сталкивались с деталями смещения транзистора, что очень важно для работы транзистора в качестве усилителя. Следовательно, чтобы добиться точного усиления, смещение транзистора должно быть сделано так, чтобы усилитель работал в линейной области.

Усилитель мощности класса A — это усилитель мощности, в котором выходной ток течет в течение всего цикла питания переменного тока. Следовательно, полный сигнал, присутствующий на входе, усиливается на выходе. На следующем рисунке показана принципиальная схема усилителя мощности класса А.

Из приведенного выше рисунка видно, что трансформатор присутствует на коллекторе в качестве нагрузки. Использование трансформатора позволяет согласовать полное сопротивление, что приводит к передаче максимальной мощности на нагрузку, например, на громкоговоритель.

Рабочая точка этого усилителя присутствует в линейной области. Он выбран таким образом, что ток течет в течение всего входного цикла переменного тока. На приведенном ниже рисунке поясняется выбор рабочей точки.

Выходные характеристики с рабочей точкой Q показаны на рисунке выше. Здесь (I _c ) _Q и (V _ce ) _{Q не} представляют ток коллектора сигнала и напряжение между коллектором и эмиттером соответственно. Когда сигнал подается, точка Q смещается на Q ₁ и Q ₂ . Выходной ток увеличивается до (I _c ) _max и уменьшается до (I _c ) _min . Аналогично, напряжение коллектор-эмиттер увеличивается до (V _ce ) _max и уменьшается до (V _ce ) _min .

Мощность постоянного тока, получаемая от аккумуляторной батареи V _cc , определяется выражением

$$P_ {in} = напряжение \ времена тока = V_ {CC} (I_C) _Q$$

Эта сила используется в следующих двух частях —

• Мощность, рассеиваемая в нагрузке коллектора, поскольку тепло дается

$$P_ {RC} = (текущий) ^ 2 \ раза сопротивление = (I_C) ^ 2_Q R_C$$

• Мощность, передаваемая транзистору, определяется как

$$P_ {tr} = P_ {in} - P_ {RC} = V_ {CC} - (I_C) ^ 2_Q R_C$$

При подаче сигнала мощность, передаваемая транзистору, используется в следующих двух частях:

• Мощность переменного тока развивается через нагрузочные резисторы RC, которые составляют выходную мощность переменного тока.

  $$(P_O) _ {ac} = I ^ 2 R_C = \ frac {V ^ 2} {R_C} = \ left (\ frac {V_m} {\ sqrt {2}} \ right) ^ 2 \ frac {1 } {R_C} = \ frac {V_m ^ 2} {2R_C}$$

  Где I — среднеквадратичное значение выходного тока переменного тока через нагрузку, V — среднеквадратичное значение переменного напряжения, а V _m — максимальное значение V.

• Мощность постоянного тока, рассеиваемая транзистором (областью коллектора) в виде тепла, т.е. (P _C ) _dc

Мощность переменного тока развивается через нагрузочные резисторы RC, которые составляют выходную мощность переменного тока.

$$(P_O) _ {ac} = I ^ 2 R_C = \ frac {V ^ 2} {R_C} = \ left (\ frac {V_m} {\ sqrt {2}} \ right) ^ 2 \ frac {1 } {R_C} = \ frac {V_m ^ 2} {2R_C}$$

Где I — среднеквадратичное значение выходного тока переменного тока через нагрузку, V — среднеквадратичное значение переменного напряжения, а V _m — максимальное значение V.

Мощность постоянного тока, рассеиваемая транзистором (областью коллектора) в виде тепла, т.е. (P _C ) _dc

Мы представили весь поток энергии на следующей диаграмме.

Этот усилитель мощности класса A может усиливать малые сигналы с наименьшим искажением, и выходной сигнал будет точной копией входного сигнала с повышенной силой.

Давайте теперь попробуем нарисовать некоторые выражения для представления эффективности.

Общая эффективность

Общая эффективность схемы усилителя определяется

$$ (\ eta) _ {в целом} = \ frac {ac \: power \: доставлено \: в \: \: нагрузка} {общая \: мощность \: доставлено \: by \: dc \: supply} $ $

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

Эффективность коллектора

КПД коллектора транзистора определяется как

( eta)collector= fracсреднееacpoweroutputсреднееdcpowerinputtotransistor $$(\ eta) _ {collector} = \ frac {среднее \: ac \: power \: output} {среднее \: dc \: power \: input \: to \: transistor}$$

$$= \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}}$$

Выражение общей эффективности

$$(P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ times I_ {rms}$$

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

$$= \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}]} { 8}$$

Следовательно

$$(\ eta) _ {в целом} = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C ) _ {min}]} {8 \ times V_ {CC} (I_C) _Q}$$

Преимущества усилителей класса A

Преимущества усилителя мощности класса А следующие:

• Ток течет для полного входного цикла
• Может усиливать небольшие сигналы
• Выход совпадает с вводом
• Никаких искажений нет

Недостатки усилителей класса А

Преимущества усилителя мощности класса А следующие: