FMUSER - Kaj je ojačevalnik moči? Vrste, razredi, aplikacije

Ojačevalnik je elektronska naprava, ki se uporablja za povečanje napetosti / toka / moči vhodnega signala. Ponaša se s šibkim električnim signalom / valovno obliko in reproducira podobno močnejšo valovno obliko na izhodu z uporabo zunanjega vira energije.

Odvisno od sprememb vhodnega signala so ojačevalci v splošnem razvrščeni v ojačevalnike toka, napetosti in moči. V tem članku bomo podrobneje spoznali ojačevalnike moči.

Kaj je ojačevalnik moči?
Ojačevalnik moči je elektronski ojačevalnik, zasnovan za povečanje jakosti danega vhodnega signala. Moč vhodnega signala se poveča na dovolj visoko stopnjo, da poganja obremenitve izhodnih naprav, kot so zvočniki, slušalke, RF oddajniki itd. 

Za razliko od napetostnih / tokovnih ojačevalnikov je ojačevalnik moči zasnovan za neposredni pogon bremen in se uporablja kot končni blok v ojačevalni verigi.

Vhodni signal na ojačevalnik moči mora biti nad določenim pragom. Torej, namesto da neposredno pošljete surovi avdio / RF signal na ojačevalnik moči, ga najprej predhodno ojačate s pomočjo tokovnih / napetostnih ojačevalcev in po potrebnih spremembah pošljete kot vhod v ojačevalnik moči. Spodaj si lahko ogledate blokovno shemo zvočnega ojačevalnika in uporabo ojačevalnika moči.

Diagram bloka ojačevalnika moči

V tem primeru se mikrofon uporablja kot vhodni vir. Obseg signala iz mikrofona ni dovolj za ojačevalnik moči. Torej je najprej predhodno ojačan, kjer se njegova napetost in tok nekoliko povečata. Nato se signal prenaša skozi vezje tonov in glasnosti, ki estetsko prilagaja zvočni signal. Končno se signal oddaja skozi ojačevalnik moči in izhod iz ojačevalnika moči se napaja v zvočnik.

Vrste ojačevalnikov moči
Glede na vrsto izhodne naprave, ki je priključena, ojačevalnike moči delimo na naslednje tri vrste.

Avdio ojačevalniki moči
Ta vrsta ojačevalnikov moči se uporablja za povečanje jakosti šibkejšega zvočnega signala. V to kategorijo spadajo ojačevalniki, ki se uporabljajo v pogonskih vezjih televizorjev, mobilnih telefonov itd.

Izhod zvočnega ojačevalnika sega od nekaj milivatov (kot pri ojačevalcih slušalk) do tisoč vatov (kot ojačevalniki moči v sistemih Hi-Fi / Domači kino).

Ojačevalniki za radiofrekvenčno napajanje
Brezžični prenosi zahtevajo, da se modulirani valovi pošljejo na velike razdalje prek zraka. Signali se prenašajo s pomočjo anten, obseg prenosa pa je odvisen od obsega moči signalov, ki se napajajo na anteno.

Za brezžične prenose, kot je oddajanje FM, antene potrebujejo vhodne signale z več tisoč kilovatov moči. Tu se uporabljajo radiofrekvenčni ojačevalniki za povečanje jakosti moduliranih valov do dovolj visoke ravni, da dosežejo želeno razdaljo prenosa.

DC ojačevalniki moči
DC ojačevalniki moči se uporabljajo za ojačanje moči PWM (Pulse Width Modulated) signalov. Uporabljajo se v elektronskih nadzornih sistemih, ki potrebujejo signale velike moči za pogon motorjev ali aktuatorjev. Sprejemajo vire iz mikrokontrolerskih sistemov, povečajo njegovo moč in napajajo ojačani signal na enosmerne motorje ali pogone.

Razredi ojačevalnikov moči
Obstaja več načinov oblikovanja vezja ojačevalnika moči. Značilnosti delovanja in izhoda posamezne konfiguracije vezja se med seboj razlikujejo.

Za razlikovanje značilnosti in obnašanja različnih tokokrogov ojačevalnika moči se uporabljajo razredi ojačevalnikov moči, v katerih so za določitev načina delovanja dodeljeni črkovni simboli.

Na splošno jih razvrščamo v dve kategoriji. Ojačevalniki moči, namenjeni ojačanju analognih signalov, spadajo v kategorijo A, B, AB ali C. Ojačevalniki moči, namenjeni ojačanju digitalnih signalov z moduliranim širino impulzov (PWM), so pod D, E, F itd.

Najpogosteje se uporabljajo ojačevalniki moči, ki se uporabljajo v vezjih zvočnih ojačevalcev in spadajo v razrede A, B, AB ali C. Zato si jih podrobneje oglejmo.

Ojačevalnik moči razreda A
Analogne valovne oblike so sestavljene iz pozitivnih višin in negativnih padcev. V tem razredu ojačevalnikov se v procesu ojačanja uporablja celotna vhodna oblika valov.

En tranzistor se uporablja za povečanje pozitivne in negativne polovice valovne oblike. Zaradi tega je njihova zasnova enostavna in ojačevalniki razreda A so najpogosteje uporabljeni tipi ojačevalcev moči. Čeprav ta razred ojačevalnikov moči nadomeščajo boljši dizajni, so med hobiji še vedno priljubljeni.

V tem razredu ojačevalnikov je aktivni element (elektronska komponenta, ki se uporablja za ojačevanje, ki je v tem primeru tranzistor) ves čas v uporabi, tudi če ni vhodnega signala. To ustvarja veliko toplote in zmanjša učinkovitost ojačevalnikov razreda A na 25% v normalni konfiguraciji in na 50% v konfiguraciji transformatorjev.

Prevodni kot (del valovne oblike, ki se uporablja za ojačanje, od 360 °) za ojačevalnike razreda A je 360 ​​°. Tako so ravni izkrivljanja signala zelo manjše, kar omogoča boljše delovanje visoke frekvence.

Ojačevalnik moči B razreda
Ojačevalniki moči B so zasnovani tako, da zmanjšajo učinkovitost in težave pri ogrevanju, ki so prisotni v ojačevalcih razreda A. Namesto enega tranzistorja, ki ojača celotno valovno obliko, ta razred ojačevalnikov uporablja dva komplementarna tranzistorja.

En tranzistor poveča pozitivno polovico valovne oblike, drugi pa negativno polovico valovne oblike. Tako vsaka aktivna naprava izvede za polovico (180 °) valovne oblike in dve od njih, če sta združeni, ojača celoten signal.

Ojačevalnik moči B razreda

Učinkovitost ojačevalnikov razreda B je v primerjavi z ojačevalniki razreda A precej izboljšana zaradi dveh tranzistorskih zasnov. Teoretično lahko dosežejo približno 75%. Ojačevalniki tega razreda se uporabljajo v baterijskih napravah, kot so FM radijski sprejemniki in tranzistorski radijski sprejemniki.

Zaradi prekomponiranja dveh polovic valovne oblike obstaja majhno popačenje na območju križanja. Za zmanjšanje izkrivljanja signala so zasnovani ojačevalniki razreda AB.

Ojačevalnik moči razreda AB
Ojačevalniki razreda AB so kombinacija ojačevalcev razreda A in razreda B. Ta razred ojačevalnikov je zasnovan tako, da zmanjša olajšave učinkovitosti ojačevalcev razreda A in izkrivljanja signala na križišču v ojačevalcih razreda B.

Ohranja visokofrekvenčni odziv, kot pri ojačevalcih razreda A in dobro učinkovitost kot pri ojačevalcih razreda B. Kombinacija diod in uporov se uporablja za zagotavljanje majhne odklonske napetosti, ki zmanjša izkrivljanje valovne oblike v bližini križnega območja. Zaradi tega je majhen padec učinkovitosti (60%).

Ojačevalnik moči C razreda
Zasnova ojačevalcev moči razreda C omogoča večjo učinkovitost, vendar zmanjšuje linearnost / prevodnost kot, ki je pod 90 °. Z drugimi besedami, žrtvuje kakovost ojačanja za povečanje učinkovitosti.

Manjši prevodni kot pomeni večje popačenje, zato ta razred ojačevalcev ni primeren za ojačanje zvoka. Uporabljajo se v visokofrekvenčnih oscilatorjih in ojačanju radiofrekvenčnih signalov.

Ojačevalniki razreda C običajno vsebujejo uglašeno obremenitev, ki filtrira in ojača vhodne signale določene frekvence, valovne oblike drugih frekvenc pa so potlačene.

Ojačevalnik moči C razreda

Pri tej vrsti ojačevalnika moči se aktivni element prenaša le, kadar je vhodna napetost nad določenim pragom, kar zmanjša razsipnost moči in poveča učinkovitost.

Drugi razredi ojačevalnikov moči
Razredi ojačevalnikov moči D, E, F, G itd. Se uporabljajo za ojačanje digitalnih signalov, ki so modulirani s PWM. Spadajo v kategorijo stikalnih ojačevalnikov in izhod izklopijo bodisi nenehno VKLJUČENO ali stalno IZKLJUČENO brez drugih nivojev vmes.

Zaradi te preprostosti lahko ojačevalniki moči, ki spadajo v zgoraj omenjene razrede, dosežejo teoretično učinkovitost do 90 (100)%.

Aplikacije
Spodaj so aplikacije ojačevalnikov moči v različnih sektorjih:

Potrošniška elektronika:

 Avdio ojačevalniki moči se uporabljajo v skoraj vseh potrošniških elektronskih napravah, od mikrovalovnih pečic, gonilnikov za slušalke, televizorjev, mobilnih telefonov in sistemov za domači kino do gledaliških in koncertnih sistemov.

Industrijska: 

Stikalni ojačevalniki se uporabljajo za krmiljenje večine industrijskih pogonskih sistemov, kot so servosmerniki in enosmerni motorji.

Brezžična komunikacija: 

Ojačevalniki z visoko močjo so pomembni pri prenosu signalov oddajnikov celic ali FM. Zaradi močnejših ojačevalnikov moči se povečata hitrost prenosa podatkov in uporabnost. Uporabljajo se tudi v opremi za satelitsko komunikacijo.

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo