Design von Klasse-a, Klasse-b und Verstärker der Klasse ab: Berechnungen und Performance Trade-offs

Das Design des Verstärkers beinhaltet die Auswahl der geeigneten Klasse auf der Grundlage von Leistungsanforderungen wie Effizienz, Linearität und Wärmeableitung. Das Verständnis der Berechnungen und Kompromisse für Verstärker der Klassen A, B und AB hilft, fundierte Entscheidungen für bestimmte Anwendungen zu treffen.

Verstärker der Klasse A

Klasse-A-Verstärker arbeiten mit dem Ausgangstransistor während des gesamten Eingangszyklus leitend, sie sind bekannt für hohe Linearität und geringe Verzerrung, haben jedoch einen geringen Wirkungsgrad, typischerweise um 25-30%. Der Vorspannungsstrom wird so eingestellt, dass der Transistor jederzeit aktiv bleibt, was zu einer erheblichen Wärmeabfuhr führt.

Die Berechnung für Klasse-A-Verstärker konzentriert sich auf Vorspannung und Vorspannung, wobei sichergestellt wird, dass der Transistor im aktiven Bereich bleibt.

Pdissipation = VCC × Ibias

Verstärker der Klasse B

Klasse-B-Verstärker verwenden zwei Transistoren, von denen jeder für die Hälfte der Wellenform leitet. Diese Konfiguration verbessert den Wirkungsgrad und erreicht bis zu 78,5 %. Sie sind jedoch anfällig für Crossover-Verzerrungen, wenn der Ausgang zwischen Transistoren übergeht.

Die Schlüsselberechnung beinhaltet die Vorspannung der Transistoren bei Abschaltung, wobei der Vorspannungsstrom auf Null oder nahe Null gesetzt wird.

Effizienz = (Pout / PDC) × 100%

Verstärker der Klasse AB

Class-AB-Verstärker kombinieren Merkmale von Class-A- und Class-B-Designs. Sie verwenden Vorspannung, um Transistoren leicht leitend zu halten, wodurch die Crossover-Verzerrung reduziert und gleichzeitig ein höherer Wirkungsgrad als Class-A beibehalten wird, typischerweise etwa 50-60%.

Der Vorspannungsstrom wird sorgfältig so eingestellt, dass Verzerrungen ohne übermäßige Hitze minimiert werden.

Performance Trade-offs