Усилители классов-а, класса-b и класса-ab: расчеты и компромиссы производительности

Конструкция усилителя включает в себя выбор соответствующего класса на основе требований к производительности, таких как эффективность, линейность и рассеивание тепла.Понимание расчетов и компромиссов для усилителей класса А, класса B и класса АВ помогает в принятии обоснованных решений для конкретных применений.

Усилители класса А

Усилители класса А работают с выходным транзистором, проводящим весь входной цикл. Они известны высокой линейностью и низким искажением, но имеют низкую эффективность, обычно около 25-30%. Ток смещения установлен так, что транзистор остается активным в любое время, что приводит к значительному рассеиванию тепла.

Расчеты усилителей класса А ориентированы на ток смещения и напряжение, обеспечивающие сохранение транзистора в активной области. Рассеяние мощности рассчитывается как:

Pрассеивание = VCC × Ibias

Усилители класса B

Усилители класса В используют два транзистора, каждый из которых проводит половину формы волны. Эта конфигурация повышает эффективность, достигая 78,5%. Однако они склонны к перекрёстному искажению при выходных переходах между транзисторами.

Ключевой расчет предполагает переключение транзисторов при отсечке, при этом ток смещения устанавливается на ноль или почти на ноль. Эффективность рассчитывается как:

Эффективность = (Pout / PDC) × 100%

Усилители класса АБ

Усилители класса АВ сочетают в себе особенности конструкций класса А и класса В. Они используют смещения для поддержания транзисторов в слегка проводящем состоянии, уменьшая искажение кроссовера при сохранении более высокой эффективности, чем класс А, обычно около 50-60%. Это делает их пригодными для аудиоприложений.

Ток смещения тщательно настроен на минимизацию искажений без чрезмерного нагрева. Расчеты включают балансировку напряжения смещения и тока для оптимизации производительности при контроле рассеивания мощности.

Производительность компромиссов