FMUSER - kas yra galios stiprintuvas? Tipai, klasės, programos

Stiprintuvas yra elektroninis įtaisas, naudojamas įvesties signalo įtampai, srovei / galiai padidinti. Jis priima silpną elektrinį signalą / bangos formą ir, naudodamas išorinį maitinimo šaltinį, išvestyje atkuria panašią stipresnę bangos formą.

Atsižvelgiant į jo įvesties signalo pokyčius, stiprintuvai plačiai skirstomi į srovės, įtampos ir galios stiprintuvus. Šiame straipsnyje mes išsamiai sužinosime apie galios stiprintuvus.

Kas yra galios stiprintuvas?
Galios stiprintuvas yra elektroninis stiprintuvas, skirtas padidinti nurodyto įvesties signalo galios dydį. Įvesties signalo galia padidėja iki pakankamai aukšto lygio, kad būtų galima valdyti išvesties įrenginių, tokių kaip garsiakalbiai, ausinės, RF siųstuvai, apkrovas. 

Skirtingai nuo įtampos / srovės stiprintuvų, galios stiprintuvas yra skirtas tiesiogiai valdyti apkrovas ir yra naudojamas kaip galutinis stiprintuvo grandinės blokas.

Įvesties signalas į galios stiprintuvą turi būti didesnis nei tam tikra riba. Taigi, užuot tiesiogiai perduodant neapdorotą garso / RF signalą į galios stiprintuvą, jis pirmiausia sustiprinamas naudojant srovės / įtampos stiprintuvus ir, atlikus reikiamus pakeitimus, siunčiamas kaip įėjimas į galios stiprintuvą. Žemiau galite pamatyti garso stiprintuvo blokinę schemą ir galios stiprintuvo naudojimą.

Maitinimo stiprintuvo blokų schema

Šiuo atveju mikrofonas naudojamas kaip įvesties šaltinis. Signalo iš mikrofono stiprumo nepakanka galios stiprintuvui. Taigi pirmiausia jis iš anksto sustiprinamas ten, kur jo įtampa ir srovė šiek tiek padidėja. Tada signalas perduodamas per tonų ir garsumo valdymo grandinę, kuri leidžia estetiškai reguliuoti garso bangos formą. Galiausiai signalas perduodamas per stiprintuvą, o galingumo stiprintuvo išėjimas perduodamas garsiakalbiui.

Galios stiprintuvų tipai
Priklausomai nuo prijungto išvesties įrenginio tipo, galios stiprintuvai yra suskirstyti į šiuos tris tipus.

Garso stiprintuvai
Šio tipo galios stiprintuvai naudojami silpnesnio garso signalo galios dydžiui padidinti. Į šią kategoriją patenka stiprintuvai, naudojami televizorių, mobiliųjų telefonų ir tt garsiakalbių grandinėse.

Garso stiprintuvo galia svyruoja nuo kelių milvatų (kaip ausinių stiprintuvuose) iki tūkstančių vatų (kaip galios stiprintuvai Hi-Fi / namų kino sistemose).

Radijo dažnio galios stiprintuvai
Belaidžiams perdavimams reikia, kad moduliuotos bangos būtų siunčiamos dideliais atstumais per orą. Signalai perduodami naudojant antenas, o perdavimo diapazonas priklauso nuo antenai tiekiamų signalų galios dydžio.

Belaidžiams perdavimams, pavyzdžiui, FM transliacijai, antenoms reikia įvesties signalų, kurių galia yra tūkstančiai kilovatų. Čia radijo dažnio galios stiprintuvai naudojami norint modifikuotų bangų galią padidinti iki pakankamai aukšto, kad būtų pasiektas reikiamas perdavimo atstumas.

Nuolatinės srovės stiprintuvai
Nuolatinės srovės stiprintuvai naudojami PWM (impulsų pločio moduliuotų) signalų galiai sustiprinti. Jie naudojami elektroninėse valdymo sistemose, kurioms reikia didelės galios signalų varikliams ar pavaroms varyti. Jie imasi iš mikrovaldiklių sistemų, padidina jo galią ir perduoda sustiprintą signalą į nuolatinės srovės variklius ar pavaras.

Galios stiprintuvo klasės
Galios stiprintuvo grandinės projektavimo būdai yra keli. Kiekvienos grandinės konfigūracijos veikimo ir išėjimo charakteristikos skiriasi viena nuo kitos.

Norint atskirti skirtingų galios stiprintuvo grandinių charakteristikas ir elgseną, naudojamos galios stiprintuvo klasės, kuriose veikimo metodui nustatyti skiriami raidžių simboliai.

Jie plačiai skirstomi į dvi kategorijas. Galios stiprintuvai, skirti stiprinti analoginius signalus, priklauso A, B, AB arba C kategorijoms. Galios stiprintuvai, skirti skaitmeniniams impulsų pločio moduliuotiems (PWM) signalams stiprinti, yra D, E, F ir tt

Dažniausiai naudojami stiprintuvai, kurie naudojami garso stiprintuvo grandinėse ir priskiriami A, B, AB ar C. klasėms. Taigi, pažvelkime į juos išsamiai.

A klasės galios stiprintuvas
Analoginės bangos formos yra sudarytos iš teigiamų ir neigiamų žemiausių. Šios stiprintuvų klasės stiprinimo procese naudojama visa įvesties bangos forma.

Vienas tranzistorius naudojamas tiek teigiamoms, tiek neigiamoms bangos formos pusėms sustiprinti. Tai daro jų dizainą paprastą ir daro A klasės stiprintuvus dažniausiai naudojamais galios stiprintuvais. Nors šios klasės galios stiprintuvus keičia geresni dizainai, jie vis dar yra populiarūs tarp mėgėjų.

Šios stiprintuvų klasės aktyvusis elementas (stiprinimui naudojamas elektroninis komponentas, šiuo atveju tranzistorius) yra naudojamas visą laiką, net jei nėra įvesties signalo. Tai sukuria daug šilumos ir sumažina A klasės stiprintuvų efektyvumą iki 25% normalios konfigūracijos ir 50% esant transformatoriaus sujungtai konfigūracijai.

A klasės stiprintuvų laidumo kampas (stiprinimui naudojamos bangos formos dalis, esanti iš 360 °) yra 360 °. Taigi signalo iškraipymo lygiai yra labai maži ir leidžia geriau atlikti aukšto dažnio veikimą.

B klasės galios stiprintuvas
B klasės galios stiprintuvai yra skirti sumažinti A klasės stiprintuvų efektyvumą ir šildymo problemas. Vietoj vieno tranzistoriaus, norint sustiprinti visą bangos formą, šios klasės stiprintuvuose naudojami du vienas kitą papildantys tranzistoriai.

Vienas tranzistorius sustiprina teigiamą bangos formos pusę, o kitas - neigiamą bangos formos pusę. Taigi kiekvienas aktyvus prietaisas praleidžia pusę (180 °) bangos formos ir dvi iš jų, kai kartu padidina visą signalą.

B klasės galios stiprintuvas

Dėl dviejų tranzistorių konstrukcijos B klasės stiprintuvų efektyvumas žymiai pagerėja, palyginti su A klasės stiprintuvais. Jie gali pasiekti teorinį efektyvumą apie 75%. Šios klasės galios stiprintuvai naudojami su baterijomis valdomuose įrenginiuose, tokiuose kaip FM radijas ir tranzistorinis radijas.

Dėl to, kad bangos formos dvi pusės yra viena ant kitos, kryžminiame regione yra nedidelis iškraipymas. Siekiant sumažinti šį signalo iškraipymą, suprojektuoti AB klasės stiprintuvai.

AB klasės galios stiprintuvas
AB klasės stiprintuvai yra A ir B klasės stiprintuvų derinys. Šios klasės stiprintuvai yra skirti sumažinti A klasės stiprintuvų mažesnio efektyvumo problemą ir signalo iškraipymą B klasės stiprintuvų perėjimo srityje.

Tai palaiko aukšto dažnio atsaką, kaip A klasės stiprintuvuose, ir gerą efektyvumą, kaip B klasės stiprintuvuose. Diodų ir rezistorių derinys yra naudojamas siekiant užtikrinti mažą šalutinę įtampą, kuri sumažina bangos formos iškraipymą šalia kryžminio tinklo. Dėl to šiek tiek sumažėja efektyvumas (60%).

C klasės galios stiprintuvas
C klasės galios stiprintuvų dizainas leidžia pasiekti didesnį efektyvumą, tačiau sumažina tiesiškumą / laidumo kampą, kuris yra mažesnis nei 90 °. Kitaip tariant, tai praranda amplifikacijos kokybę, kad padidėtų efektyvumas.

Mažesnis laidumo kampas reiškia didesnį iškraipymą, todėl šios klasės stiprintuvai nėra tinkami garso stiprinimui. Jie naudojami aukšto dažnio generatoriuose ir stiprinant radijo dažnio signalus.

C klasės stiprintuvai paprastai turi suderintą apkrovą, kuri filtruoja ir stiprina tam tikro dažnio įvesties signalus, o kitų dažnių bangos formos yra slopinamos.

C klasės galios stiprintuvas

Šio tipo galios stiprintuvuose aktyvusis elementas laidus tik tada, kai įėjimo įtampa viršija tam tikrą ribą, todėl sumažėja galios išsisklaidymas ir padidėja efektyvumas.

Kitos galios stiprintuvo klasės
D, E, F, G ir tt galios stiprintuvo klasės yra naudojamos stiprinti PWM moduliuotus skaitmeninius signalus. Jie priskiriami perjungimo galios stiprintuvų kategorijai ir išėjimo galią nuolat įjungia arba nuolat išjungia, be jokių kitų lygių.

Dėl šio paprastumo aukščiau paminėtoms klasėms priskiriami galios stiprintuvai gali pasiekti teorinį efektyvumą iki (90–100)%.

Programos
Žemiau pateikiami galios stiprintuvų pritaikymai įvairiuose sektoriuose:

Buitinė elektronika:

 Garso stiprintuvai naudojami beveik visuose plataus vartojimo elektroniniuose prietaisuose, pradedant mikrobangų krosnelėmis, ausinių tvarkyklėmis, televizoriais, mobiliaisiais telefonais ir namų kino sistemomis, baigiant teatro ir koncertų stiprinimo sistemomis.

Pramoninis: 

Perjungimo tipo galios stiprintuvai yra naudojami valdyti didžiąją dalį pramoninių pavarų sistemų, pavyzdžiui, servo ir nuolatinės srovės varikliams.

Belaidis ryšys: 

Didelės galios stiprintuvai yra svarbūs perduodant korinio arba FM transliavimo signalus vartotojams. Didesnis galios lygis, galimas dėl galios stiprintuvų, padidina duomenų perdavimo greitį ir patogumą. Jie taip pat naudojami palydovinio ryšio įrangoje.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas