Pojačala snage se kategoriziraju prema načinu rada, točnije prema segmentu i trajanju provođenja ulaznog ciklusa. Pojačala snage kategorizirana su u klase A, AB, C, D i E. Ovaj članak pružit će sveobuhvatnu analizu pojačala klase A.
Pojačalo klase A
Pojačalo snage klase A kontinuirano provodi struju tijekom cijelog ciklusa ulaznog signala. Zbog niske učinkovitosti ova se klasa pojačala rjeđe koristi u stupnjevima veće snage.
Princip rada pojačala klase A
Glavna svrha pojačala klase A je minimizirati prisutnost šuma osiguravajući da valni oblik signala ostane unutar nelinearnog područja ulazne karakteristike tranzistora, naime između 0 V i 0,6 V. Osnovni raspored pojačala klase A dat je u nastavku:
U pojačalima klase A, značajan dio snage koju generira pojačalo raspršuje se kao toplina, što rezultira gubitkom. Glavni razlog za nisku učinkovitost pojačala klase A je kontinuirano prednapon tranzistora, što rezultira malim protokom struje čak i u nedostatku ulaznog signala.
Pojačala klase A mogu se također izravno spojiti. Izravno spregnuto pojačalo klase A povezuje opterećenje s izlazom tranzistora pomoću transformatora. Spojni transformator olakšava učinkovito usklađivanje impedancije između opterećenja i izlaza, služeći tako kao glavni doprinos povećanju učinkovitosti.
Krug se sastoji od otpornika razdjelnika napona R1 i R2, kao i prednaponskog otpornika i emitera Re koji služe za stabilizaciju kruga. Premosni kondenzator CE i otpornik Re spojeni su paralelno na emiter kako bi se smanjili prijelazni učinci. Ulazni kondenzator, također poznat kao spojni kondenzator (Cin), služi za spajanje izmjeničnog napona ulaznog signala na bazu tranzistora dok sprječava prolaz istosmjerne struje iz prethodnog stupnja.
U principu, struja teče kroz otporno opterećenje kolektora, što rezultira rasipanjem istosmjerne struje u njemu. Stoga se snaga istosmjerne struje (DC) transformira u toplinsku energiju unutar opterećenja bez generiranja izlazne snage izmjenične struje (AC). Međutim, ne preporučuje se izravan prijenos električne struje kroz izlazni uređaj. Stoga, da bi se postigao ovaj cilj, primjenjuje se specifična konfiguracija korištenjem prikladnog transformatora za uspostavljanje veze između opterećenja i pojačala, kao što se vidi na gore navedenom dijagramu.
Usklađivanje impedancije
Proces postizanja usklađivanja impedancije uključuje promjenu izlazne impedancije pojačala na način da odgovara njegovoj ulaznoj impedanciji.
Usklađivanje impedancije može se postići pažljivim odabirom broja zavoja u glavnom namotu kako bi se osiguralo da njegova ukupna impedancija odgovara onoj izlazne impedancije tranzistora. Slično, broj zavoja u sekundarnom namotu mora biti odabran kako bi se stvorila neto impedancija koja također odgovara ulaznoj impedanciji.
Izlazne karakteristike
Na temelju donjeg dijagrama, vidljivo je da je Q-točka točno pozicionirana na sredini linije opterećenja AC i tranzistor ostaje vodljiv kroz cijeli ulazni valni oblik. Maksimalna učinkovitost je 50% kod pojačala klase A.
U praktičnim primjenama, učinkovitost sustava može biti znatno smanjena, potencijalno čak 25%, zbog faktora kao što su kapacitivna sprega i prisutnost induktivnih opterećenja kao što su zvučnici. Drugim riječima, gotovo 75% snage gubi se unutar pojačala. Značajan dio disipacije snage javlja se kao toplina unutar aktivnih komponenti, posebno tranzistora.
Zaključak
Pojačala klase A pojačavaju i provode kompletan ulazni signal na izlazu. Rade bez ikakvih prekida i vrlo su jednostavne konfiguracije. Međutim, zbog kontinuiranog rada, oni su skloni gubitku snage i zahtijevaju hladnjake za ublažavanje učinaka zagrijavanja.