Классы усилителей мощности - Power amplifier classes

В электронике , классы усилителей мощности являются буквенные символы применяются для разных усилителей мощности типов. Класс дает общее представление о характеристиках и характеристиках усилителя . Классы связаны с периодом времени, в течение которого активное усилительное устройство пропускает ток, выраженным как часть периода формы сигнала, подаваемого на вход. Усилитель класса А проводит через весь период сигнала; Класс B только половину периода ввода, класс C намного меньше половины периода ввода. Усилитель класса D управляет своим выходным устройством в режиме переключения; часть времени, в течение которого устройство проводит, регулируется таким образом, чтобы выходной сигнал широтно-импульсной модуляции был получен от каскада.

Дополнительные буквенные классы определены для усилителей специального назначения с дополнительными активными элементами или конкретными улучшениями источника питания; иногда производитель использует новый буквенный символ для продвижения своего патентованного дизайна.

Классы усилителей мощности

Цепи усилителя мощности (выходные каскады) классифицируются как A, B, AB и C для линейных схем и класса D и E для схем переключения. Классы основаны на пропорции каждого входного цикла (угла проводимости), в течение которого усилительное устройство пропускает ток. Изображение угла проводимости получается в результате усиления синусоидального сигнала. Если устройство всегда включено, угол проводимости составляет 360 °. Если он включен только половину каждого цикла, угол составляет 180 °. Угол потока тесно связан с КПД усилителя .

На рисунках ниже биполярный переходной транзистор показан как усилительное устройство. Однако те же атрибуты обнаруживаются у полевых МОП-транзисторов или электронных ламп.

Класс А

Усилитель класса А

В усилителе класса А используется 100% входного сигнала (угол проводимости Θ = 360 °). Активный элемент все время остается проводящим.

Усиливающие устройства, работающие в классе А, работают во всем диапазоне входного цикла. Усилитель класса А отличаются устройствами выходного каскада быть смещен для работы класса А. Подкласс A2 иногда используется для обозначения каскадов класса A для электронных ламп, которые управляют сеткой слегка положительно на пиках сигнала для немного большей мощности, чем нормальный класс A (A1; где сетка всегда отрицательная). Однако это приводит к более сильному искажению сигнала.

Преимущества усилителей класса А

• Конструкции класса A могут быть проще, чем конструкции других классов, поскольку конструкции класса -AB и -B требуют наличия двух подключенных устройств в цепи ( двухтактный выход ), каждое из которых обрабатывает половину сигнала, тогда как класс A может использовать одно устройство ( односторонний ).
• Усиливающий элемент смещен, поэтому устройство всегда проводит, ток коллектора (для транзисторов ; ток стока для полевых транзисторов или ток анода / пластины для электронных ламп) близок к наиболее линейной части его кривой крутизны .
• Поскольку устройство никогда не «выключается», отсутствует время «включения», нет проблем с накоплением заряда и, как правило, лучше высокочастотные характеристики и стабильность контура обратной связи (и, как правило, меньше высших гармоник).
• Точка, в которой устройство ближе всего к «выключению», находится не в «нулевом сигнале», что позволяет избежать проблем кроссоверных искажений, связанных с конструкциями классов AB и -B.
• Лучше всего подходит для низких уровней сигнала радиоприемников из-за низкого уровня искажений.

Недостаток усилителей класса А

• Усилители класса А неэффективны. Максимальный теоретический КПД 25% достигается при использовании обычных конфигураций, но 50% - это максимум для трансформатора или конфигурации с индуктивной связью. В усилителе мощности это не только тратит впустую энергию и ограничивает работу с батареями, но и увеличивает эксплуатационные расходы и требует более мощных выходных устройств. Неэффективность возникает из-за постоянного тока, который должен составлять примерно половину максимального выходного тока, и большая часть напряжения источника питания присутствует на выходном устройстве при низких уровнях сигнала. Если от схемы класса A требуется высокая выходная мощность, источник питания и сопутствующее тепло становятся значительными. На каждый ватт, подаваемый на нагрузку , сам усилитель, в лучшем случае, использует дополнительный ватт. Для усилителей высокой мощности это означает очень большие и дорогие блоки питания и радиаторы.
• Поскольку выходные устройства постоянно работают на полную мощность (в отличие от усилителя класса A / B), у них не будет такого длительного срока службы, если только усилитель не будет специально разработан с учетом этого, что увеличивает стоимость обслуживания или проектирование усилителя.

Конструкции усилителей мощности класса A в значительной степени вытеснены более эффективными конструкциями, хотя их простота делает их популярными среди некоторых любителей. Существует рынок дорогих высококачественных усилителей класса A, которые считаются «культовым предметом» среди аудиофилов, главным образом из-за отсутствия кроссоверных искажений и снижения нечетных гармонических и гармонических искажений высокого порядка . Усилители мощности класса A также используются в некоторых гитарных усилителях «бутик» из-за их уникального качества звука и для воспроизведения старинных тонов.

Несимметричные и триодные усилители класса А

Некоторые любители, которые предпочитают усилители класса A, также предпочитают использовать конструкции с термоэлектронными лампами вместо транзисторов по нескольким причинам:

• Несимметричные выходные каскады имеют асимметричную передаточную функцию , что означает, что гармоники четного порядка в создаваемых искажениях, как правило, не компенсируются (как в двухтактных выходных каскадах). Для ламп, или полевых транзисторов , большинство искажений - это гармоники второго порядка, начиная с квадратичной характеристики передачи , что в некоторых случаях дает более «теплый» и приятный звук.
• Для тех, кто предпочитает низкие показатели искажений, использование ламп класса A (генерирующих небольшие искажения нечетной гармоники, как упоминалось выше) вместе с симметричными цепями (такими как двухтактные выходные каскады или сбалансированные каскады низкого уровня) приводит к подавление большей части четных гармоник искажения, следовательно, удаление большей части искажения.
• Исторически ламповые усилители часто использовались в качестве усилителя мощности класса A просто потому, что клапаны большие и дорогие; во многих проектах класса А используется только одно устройство.

Транзисторы намного дешевле ламп, поэтому более сложные конструкции, в которых используется больше деталей, все же дешевле в производстве, чем конструкции ламп. Классическим применением пары устройств класса A является пара с длинным хвостом , которая является исключительно линейной и составляет основу многих более сложных схем, включая множество аудиоусилителей и почти все операционные усилители .

Усилители класса A могут использоваться в выходных каскадах операционных усилителей (хотя точность смещения в недорогих операционных усилителях, таких как 741, может привести к характеристикам класса A, класса AB или класса B, варьирующихся от устройства к устройству или с температурой). Иногда они используются как усилители мощности звука средней мощности, с низким КПД и высокой стоимостью. Потребляемая мощность не связана с выходной мощностью. В холостом режиме (без входа) энергопотребление практически такое же, как и при большой выходной громкости. Результат - низкая эффективность и высокая теплоотдача.

Класс B

Идеальный усилитель класса B (двухтактный). На практике искажения возникают около точки кроссовера.

В усилителе класса B активное устройство проводит 180 градусов цикла. Если бы было только одно устройство, это вызвало бы недопустимые искажения, поэтому обычно используются два устройства, особенно на звуковых частотах. Каждый из них проводит половину (180 °) сигнального цикла, и токи устройства объединяются, чтобы ток нагрузки был непрерывным.

На радиочастоте , если связь с нагрузкой осуществляется через настроенную цепь , можно использовать одно устройство, работающее в классе B, потому что накопленная энергия в настроенной цепи обеспечивает «недостающую» половину формы волны. Устройства, работающие в классе B, используются в линейных усилителях, так называемых, потому что выходная мощность радиочастоты пропорциональна квадрату входного напряжения возбуждения. Эта характеристика предотвращает искажение амплитудно-модулированных или частотно-модулированных сигналов, проходящих через усилитель. Такие усилители имеют КПД около 60%.

Когда усилители класса B усиливают сигнал с помощью двух активных устройств, каждое из них работает более половины цикла. Эффективность намного выше, чем у усилителей класса А. Усилители класса B также используются в устройствах с батарейным питанием, таких как транзисторные радиоприемники . Класс B имеет максимальный теоретический КПД π / 4 (≈ 78,5%).

Практическая схема, использующая элементы класса B, представляет собой двухтактный каскад , такой как очень упрощенная компоновка дополнительных пар, показанная справа. Каждое из дополнительных устройств используется для усиления противоположных половин входного сигнала, который затем рекомбинируется на выходе. Такая компоновка дает хорошую эффективность, но обычно страдает недостатком, состоящим в небольшом несоответствии в области перехода - на стыках между двумя половинами сигнала, поскольку одно выходное устройство должно брать на себя подачу питания точно так же, как другая отделка. Это называется кроссоверным искажением . Улучшение состоит в том, чтобы смещать устройства таким образом, чтобы они не выключались полностью, когда не используются. Этот подход называется операцией класса AB .

Класс AB

Идеальный усилитель класса AB

В усилителе класса AB угол проводимости занимает промежуточное положение между классами A и B; каждый из двух активных элементов проводит больше половины времени. Класс AB широко считается хорошим компромиссом для усилителей, поскольку большую часть времени музыкальный сигнал достаточно тихий, чтобы сигнал оставался в области «класса A», где он усиливается с хорошей точностью, и по определению при выходе из эта область достаточно велика, чтобы продукты искажения, типичные для класса B, были относительно небольшими. Перекрестные искажения можно дополнительно уменьшить, используя отрицательную обратную связь.

В режиме работы класса AB каждое устройство работает так же, как и в классе B, на половине формы волны, но также проводит небольшую часть на другой половине. В результате уменьшается область, в которой оба устройства одновременно почти выключены («мертвая зона»). В результате, когда формы сигналов от двух устройств объединяются, кроссовер значительно сводится к минимуму или полностью устраняется. Точный выбор тока покоя (постоянный ток через оба устройства при отсутствии сигнала) имеет большое значение для уровня искажений (и риска теплового разгона , который может повредить устройства). Часто напряжение смещения, применяемое для установки этого тока покоя, необходимо регулировать в зависимости от температуры выходных транзисторов. (Например, в схеме, показанной справа, диоды должны быть установлены физически близко к выходным транзисторам и должны иметь согласованный температурный коэффициент.) Другой подход (часто используемый с напряжениями смещения с тепловым отслеживанием) - это включение резисторов малой мощности. последовательно с эмиттерами.

Класс AB жертвует некоторой эффективностью по сравнению с классом B в пользу линейности, поэтому он менее эффективен ( обычно ниже 78,5% для синусоидальных волн полной амплитуды в транзисторных усилителях; гораздо меньше распространено в ламповых усилителях класса AB). Обычно он намного эффективнее, чем класс А.

Суффиксы для ламповых усилителей

Конструкция лампового усилителя иногда имеет дополнительный суффиксный номер для класса, например, класс B1. Суффикс 1 указывает, что ток сети не течет во время какой-либо части формы входного сигнала, а суффикс 2 указывает ток сети, протекающий для части формы входного сигнала. Это различие влияет на конструкцию каскадов драйвера для усилителя. Для полупроводниковых усилителей номера суффиксов не используются.

Класс C

Усилитель класса C

В усилителе класса C используется менее 50% входного сигнала (угол проводимости Θ <180 °). Искажения велики, и для практического использования в качестве нагрузки требуется настроенная схема. В радиочастотных приложениях КПД может достигать 80%.

Обычно усилители класса C применяются в радиочастотных передатчиках, работающих на одной фиксированной несущей частоте , где искажения контролируются настроенной нагрузкой на усилитель. Входной сигнал используется для переключения активного устройства, заставляя импульсы тока проходить через настроенную схему, составляющую часть нагрузки.

Усилитель класса C имеет два режима работы: настроенный и ненастроенный. На диаграмме показан сигнал простой схемы класса C без настроенной нагрузки. Это называется ненастроенной работой, и анализ формы волны показывает сильные искажения, которые появляются в сигнале. Когда используется правильная нагрузка (например, индуктивно-емкостной фильтр плюс нагрузочный резистор), происходят две вещи. Во-первых, уровень смещения на выходе ограничивается средним выходным напряжением, равным напряжению питания. Вот почему настроенный режим иногда называют кламмером . Это восстанавливает форму сигнала до его правильной формы, несмотря на то, что усилитель имеет только однополярный источник питания. Это напрямую связано со вторым явлением: форма сигнала на центральной частоте становится менее искаженной. Остаточное искажение зависит от полосы пропускания настроенной нагрузки, при этом центральная частота испытывает очень небольшие искажения, но затухание тем больше, чем дальше от настроенной частоты попадает сигнал.

Настроенный контур резонирует на одной частоте, фиксированной несущей частоте, поэтому нежелательные частоты подавляются, а желаемый полный сигнал (синусоидальная волна) извлекается настроенной нагрузкой. Полоса пропускания сигнала усилителя ограничена добротностью настроенной схемы, но это не является серьезным ограничением. Любые остаточные гармоники можно удалить с помощью дополнительного фильтра.

В практических усилителях класса C неизменно используется настроенная нагрузка. В одной из распространенных схем резистор, показанный в приведенной выше схеме, заменен параллельно настроенной схемой, состоящей из катушки индуктивности и конденсатора, включенных параллельно, компоненты которых выбраны так, чтобы резонировать на частоте входного сигнала. Мощность может быть подключена к нагрузке с помощью трансформатора с вторичной обмоткой, намотанной на индуктор. Среднее напряжение на коллекторе тогда равно напряжению питания, а напряжение сигнала, возникающее в настроенной цепи, изменяется от почти нуля до почти удвоенного напряжения питания во время цикла RF. Входная цепь смещена так, что активный элемент (например, транзистор) проводит только часть РЧ цикла, обычно одну треть (120 градусов) или меньше.

Активный элемент проводит только тогда, когда напряжение коллектора проходит через минимум. Таким образом, рассеиваемая мощность в активном устройстве сводится к минимуму, а эффективность повышается. В идеале активный элемент должен пропускать только мгновенный импульс тока, пока напряжение на нем равно нулю: тогда он не рассеивает мощность, и достигается 100% КПД. Однако практические устройства имеют ограничение по пиковому току, который они могут пропускать, и поэтому импульс должен быть расширен примерно до 120 градусов, чтобы получить разумную мощность, и тогда КПД составляет 60–70%.

Класс D

Блок-схема базового импульсного усилителя или усилителя ШИМ (класс D).

Моноусилитель Boss Audio класса D с фильтром нижних частот для питания сабвуферов

В усилителях класса D для управления выходными устройствами используется некоторая форма широтно-импульсной модуляции . Угол проводимости каждого устройства больше не связан напрямую с входным сигналом, а зависит от ширины импульса.

В усилителе класса D активные устройства (транзисторы) работают как электронные переключатели вместо устройств с линейным усилением; они либо включены, либо выключены. Перед подачей на усилитель аналоговый сигнал преобразуется в поток импульсов, который представляет сигнал посредством широтно-импульсной модуляции , модуляции плотности импульсов , дельта-сигма-модуляции или аналогичного метода модуляции. Среднее по времени значение мощности импульсов прямо пропорционально аналоговому сигналу, поэтому после усиления сигнал может быть преобразован обратно в аналоговый сигнал с помощью пассивного фильтра нижних частот . Назначение выходного фильтра - сглаживание потока импульсов до аналогового сигнала, удаление высокочастотных спектральных составляющих импульсов. Частота выходных импульсов обычно в десять или более раз превышает наивысшую частоту входного сигнала для усиления, так что фильтр может адекватно уменьшать нежелательные гармоники и точно воспроизводить входной сигнал.

Главное преимущество усилителя класса D - энергоэффективность. Поскольку выходные импульсы имеют фиксированную амплитуду, переключающие элементы (обычно MOSFET , но использовались вакуумные лампы и одно время биполярные транзисторы ) либо полностью включаются, либо полностью выключаются, а не работают в линейном режиме. МОП-транзистор работает с наименьшим сопротивлением при полном включении и, таким образом (за исключением полного выключения), имеет наименьшее рассеивание мощности в этом состоянии. По сравнению с эквивалентным устройством класса AB более низкие потери усилителя класса D позволяют использовать меньший радиатор для полевых МОП-транзисторов, а также уменьшают потребляемую входную мощность, что позволяет использовать источник питания меньшей мощности. Следовательно, усилители класса D обычно меньше, чем эквивалентные усилители класса AB.

Еще одно преимущество усилителя класса D состоит в том, что он может работать от источника цифрового сигнала, не требуя сначала цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) для преобразования сигнала в аналоговую форму. Если источник сигнала находится в цифровой форме, например, в цифровом медиаплеере или звуковой карте компьютера , цифровая схема может преобразовывать двоичный цифровой сигнал непосредственно в сигнал широтно-импульсной модуляции, который подается на усилитель, что значительно упрощает схему.

Усилитель класса D с умеренной выходной мощностью может быть построен с использованием обычного логического процесса CMOS, что делает его пригодным для интеграции с другими типами цифровых схем. Таким образом, это обычно встречается в системе на кристалле со встроенным звуком, когда усилитель использует общую матрицу с основным процессором или DSP.

Усилители класса D широко используются для управления двигателями, но теперь они также используются в качестве усилителей мощности с дополнительной схемой, которая преобразует аналоговый сигнал в гораздо более высокочастотный сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Импульсные источники питания даже были преобразованы в грубые усилители класса D (хотя обычно они воспроизводят только низкие частоты с приемлемой точностью).

На рынке появились высококачественные усилители мощности звука класса D. Считается, что эти конструкции могут соперничать с традиционными усилителями AB по качеству. Одним из первых применений усилителей класса D были мощные сабвуферные усилители в автомобилях. Поскольку сабвуферы обычно ограничены полосой пропускания не выше 150 Гц, скорость переключения для усилителя не должна быть такой же высокой, как для полнодиапазонного усилителя, что позволяет использовать более простые конструкции. Усилители класса D для сабвуферов относительно недороги по сравнению с усилителями класса AB.

Буква D, используемая для обозначения этого класса усилителя, - это просто следующая буква после C и, хотя иногда используется как таковая, не означает цифру . Усилители класса D и класса E иногда ошибочно называют «цифровыми», потому что форма выходного сигнала внешне напоминает последовательность цифровых символов, но усилитель класса D просто преобразует входной сигнал в аналоговый сигнал с непрерывной широтно-импульсной модуляцией. . (Цифровой сигнал будет модулирован кодово-импульсной модуляцией .)

Дополнительные занятия

Другие классы усилителей в основном являются вариациями предыдущих классов. Например, усилители класса G и класса H маркируются изменением шин питания (дискретными шагами или непрерывно, соответственно) после входного сигнала. Потери тепла на выходных устройствах можно уменьшить, поскольку избыточное напряжение сведено к минимуму. Сам усилитель, который питается этими рельсами, может быть любого класса. Эти типы усилителей более сложны и в основном используются для специализированных приложений, например, для очень мощных устройств. Кроме того, усилители классов E и F обычно описываются в литературе для радиочастотных приложений, где важна эффективность традиционных классов, но некоторые аспекты существенно отклоняются от своих идеальных значений. Эти классы используют гармоническую настройку своих выходных сетей для достижения более высокой эффективности и могут считаться подмножеством класса C из-за их характеристик угла проводимости.

Класс E

Усилитель класса E - это высокоэффективный настраиваемый импульсный усилитель мощности, используемый на радиочастотах. В нем используется однополюсный переключающий элемент и настроенная реактивная сеть между переключателем и нагрузкой. Схема обеспечивает высокую эффективность за счет работы переключающего элемента только в точках с нулевым током (включение и выключение) или нулевым напряжением (выключение и включение), что сводит к минимуму потери мощности в переключателе, даже если время переключения устройств велико по сравнению к частоте работы.

Часто упоминается, что усилитель класса E впервые был описан в 1975 году. Однако полное описание работы класса E можно найти в докторской диссертации Джеральда Д. Юинга 1964 года. Интересно, что аналитические уравнения дизайна стали известны совсем недавно.

Класс F

В двухтактных усилителях и КМОП четные гармоники обоих транзисторов просто компенсируются. Эксперимент показывает, что эти усилители могут генерировать прямоугольную волну. Теоретически прямоугольные волны состоят только из нечетных гармоник. В усилителе класса D выходной фильтр блокирует все гармоники; т.е. гармоники видят открытую нагрузку. Таким образом, даже небольших токов в гармониках достаточно для генерации прямоугольной волны напряжения. Ток синфазен с напряжением, подаваемым на фильтр, но напряжение на транзисторах не совпадает по фазе. Следовательно, существует минимальное перекрытие между током через транзисторы и напряжением на транзисторах. Чем острее края, тем меньше нахлест.

В то время как в классе D транзисторы и нагрузка существуют как два отдельных модуля, класс F допускает недостатки, такие как паразитные свойства транзистора, и пытается оптимизировать глобальную систему, чтобы иметь высокий импеданс на гармониках. Конечно, на транзисторе должно быть конечное напряжение, чтобы протолкнуть ток через сопротивление в открытом состоянии. Поскольку объединенный ток через оба транзистора в основном находится в первой гармонике, он выглядит как синусоида. Это означает, что в середине квадрата должен протекать максимум тока, поэтому имеет смысл сделать провал в квадрате или, другими словами, допустить некоторое превышение прямоугольной волны напряжения. Сеть с нагрузкой класса F по определению должна передавать ниже частоты среза и отражать выше.

Любая частота, лежащая ниже границы среза и имеющая вторую гармонику выше среза, может быть усилена, что составляет октавную полосу пропускания. С другой стороны, индуктивно-емкостная последовательная цепь с большой индуктивностью и настраиваемой емкостью может быть проще в реализации. Уменьшая рабочий цикл ниже 0,5, можно модулировать выходную амплитуду. Форма прямоугольного сигнала напряжения ухудшается, но любой перегрев компенсируется снижением общей потребляемой мощности. Любое несоответствие нагрузки за фильтром может воздействовать только на форму волны тока первой гармоники, очевидно, что имеет смысл только чисто резистивная нагрузка, тогда чем ниже сопротивление, тем выше ток.

Класс F может управляться синусоидой или прямоугольной волной, для синусоиды вход может быть настроен индуктором для увеличения усиления. Если класс F реализован с одним транзистором, фильтр будет сложно закоротить четные гармоники. Во всех предыдущих проектах использовались острые края, чтобы минимизировать перекрытие.

Классы G и H

Идеальная модуляция напряжения шины класса G

Идеальная модуляция напряжения шины класса H

Модуляция напряжения рельса

Базовая схема конфигурации класса H

Существует множество конструкций усилителей, которые улучшают выходные каскады класса AB более эффективными методами для достижения большей эффективности с низким уровнем искажений. Эти конструкции распространены в больших усилителях звука, поскольку радиаторы и силовые трансформаторы были бы чрезмерно большими (и дорогими) без повышения эффективности. Термины «класс G» и «класс H» используются взаимозаменяемо для обозначения различных дизайнов, различающихся по определению от одного производителя или бумаги к другому.

Усилители класса G (в которых используется «переключение шин» для снижения энергопотребления и повышения эффективности) более эффективны, чем усилители класса AB. Эти усилители имеют несколько шин питания с разными напряжениями и переключаются между ними, когда выходной сигнал приближается к каждому уровню. Таким образом, усилитель увеличивает эффективность за счет снижения потерь мощности на выходных транзисторах. Усилители класса G более эффективны, чем класс AB, но менее эффективны по сравнению с классом D, однако они не обладают эффектами электромагнитных помех класса D.

Усилители класса H создают бесступенчатую (аналоговую) шину питания. Иногда их называют рельсовыми трекерами. Это достигается путем модуляции шин питания так, чтобы они были всего на несколько вольт больше, чем выходной сигнал, «отслеживающий» его в любой момент времени. Выходной каскад все время работает с максимальной эффективностью. Это происходит из-за способности схемы удерживать рельсовые транзисторы (T2 и T4) в отключенном состоянии до тех пор, пока пик музыкального напряжения не достигнет достаточной величины, чтобы потребовать дополнительное напряжение от источников + и - 80 В. См. Схематический рисунок. Усилитель класса H можно рассматривать как два последовательно соединенных усилителя. В схематическом примере, показанном на рисунке, усилители на шине + - 40 В могут производить около 100 Вт непрерывно при нагрузке 8 Ом. Если музыкальный сигнал vout работает ниже 40 вольт, усилитель имеет только потери, связанные с усилителем мощностью 100 Вт. Это связано с тем, что верхние устройства класса H T2 и T4 используются только тогда, когда выходной музыкальный сигнал составляет от 100 до 400 Вт. Ключ к пониманию этой эффективности без искажения фактических цифр заключается в том, что у нас есть усилитель мощностью 400 Вт, но с эффективностью усилителя 100 Вт. Это связано с тем, что музыкальные волновые формы содержат длительные периоды менее 100 Вт и содержат только короткие импульсы мощностью до 400 Вт мгновенно; Другими словами, потери на 400 Вт - кратковременные. Если бы этот пример был нарисован как класс AB с только источниками питания 80 В вместо источников питания 40 В, транзисторы T1 и T3 должны были бы иметь проводимость на всем протяжении сигнала от 0 до 80 В с соответствующими потерями VI на всем протяжении период волны vout - не только кратковременные всплески высокой энергии. Для достижения этого контроля слежения за рельсом Т2 и Т4 действуют как усилители тока, каждый последовательно со своими низковольтными аналогами Т1 и Т3. Назначение T2 и T3 - обеспечить обратное смещение диода D2, когда vout находится на положительном пике (выше 39,3 В), и обратное смещение D4, когда vout находится на отрицательном пике менее -39,3 В. Во время музыкального пика vout от 100 до 400 Вт, источники питания 40 В имеют нулевой ток, потребляемый от них, поскольку весь ток идет от шин 80 В. Однако эта цифра слишком упрощена, так как она вообще не будет управлять транзисторами T2 T4. Это связано с тем, что диоды D1 и D3, которые предназначены для обеспечения пути для выхода vout обратно в верхние устройства, всегда имеют обратное смещение. Они оттянуты назад. Вместо этих диодов в реальной конструкции потребуется усилитель напряжения с коэффициентом усиления, который использует Vout в качестве входа. Есть еще одна причина этого требования к усилению между vout и базой T2 в реальной конструкции класса H, а именно, чтобы гарантировать, что сигнал, подаваемый на T2, всегда «опережает» сигнал Vout, поэтому он никогда не может «догнать» рельсовый трекер. Усилитель рельсового трекера может иметь скорость нарастания 50 В / мкс, в то время как усилитель AB может иметь скорость нарастания только 30 В / мкс, чтобы гарантировать это.

Смотрите также

• Усилитель класса Т
• Усилитель класса XD

Ссылки