Jaka jest różnica między klasą A, klasą B i klasą D?

Question

Accepted Answer

Jaka jest różnica między klasą A, klasą B i klasą D?

Jeśli śledziłeś technologię wzmacniacza mocy przez dłuższy czas, zauważyłeś wzmiankę o „klasie”, jak klasa A, klasa AB itp. Te terminy nie odnoszą się do jakości, ale do parametrów pracy wyjścia. Sekcja. Większość stopni wyjściowych wzmacniacza mocy działa w konfiguracji przeciwsobnej, w której moc jest dostarczana z dwóch zasilaczy po obu stronach uziemienia lub zera woltów. (Są takie, które tego nie robią, ale są one stosunkowo nieliniowe i nie muszą być tutaj brane pod uwagę).

Klasa B.

Działając w układzie przeciwsobnym, tranzystory wyjściowe dzielą obciążenie i teoretycznie muszą pracować tylko wtedy, gdy sygnał odchyla się od masy, w kierunku dodatnim lub ujemnym. Jeśli tranzystory są całkowicie wyłączone przy zerowym wyjściu i zaczynają przewodzić tylko wtedy, gdy obecny jest sygnał, określa się to jako działanie klasy B. Jest to skuteczny sposób obsługi wyjścia, a wzmacniacz działa chłodno przy braku sygnału, ale jest jedna wada; Urządzenia wyjściowe zawsze mają pewne opóźnienie w działaniu, dlatego w punkcie zerowym pojawia się mała, ale potencjalnie denerwująca martwa strefa, zwana „zniekształceniem zwrotnicy”. Chociaż ta nieliniowość zwrotnicy niekoniecznie dodaje duże ilości do liczby zniekształceń (prawdopodobnie 0,05% jest typowe), łatwo jest to usłyszeć.

Klasa AB

Na szczęście zniekształcenia zwrotnicy można zredukować do nieistotnych proporcji przez prosty cel polegający na uruchomieniu tranzystorów wyjściowych „polaryzowanych” nieco „włączonych” na biegu jałowym, więc zaczynają przewodzić, zanim wyjście przejdzie przez punkt zerowy. Kiedy wzmacniacz działa z tym spolaryzowanym mechanizmem wyjściowym, określa się go jako „klasę AB”. Potrzebne są tylko umiarkowane ilości odchylenia, a ponieważ wytwarza tylko niewielką ilość ciepła, ten typ wzmacniacza jest nadal dość wydajny. Zniekształcenie zwrotnicy ma wiele sposobów, aby wyskoczyć ze swojej brzydkiej małej główki, jednak nawet jeśli występuje spora ilość odchylenia, więc inżynieria tego typu wzmacniacza musi być bardzo dokładna i precyzyjna, aby zapewnić najniższe zniekształcenia na wszystkich częstotliwościach. . Jeśli jednak zostanie to wykonane prawidłowo, nie ma dostępnego wzmacniacza o dokładniejszym lub niższym poziomie zniekształceń; 0,01% jest typowe, a 0,001% jest osiągalne.

Klasa A

Niektórzy inżynierowie wolą nie mieć do czynienia z możliwością zniekształcenia zwrotnicy w swoich projektach i wybierają inny system polaryzacji, zwany „klasą A”, w którym tranzystory wyjściowe są tak spolaryzowane, że stale przewodzą więcej niż prąd pełnego obciążenia. , nawet na biegu jałowym. Dlatego nigdy nie włączają się ani nie wyłączają, teoretycznie eliminując zniekształcenia zwrotnicy.

Niestety, ten system operacyjny ma kilka oczywistych (i nieoczywistych) wady. Uruchomienie takiego prądu generuje ogromną ilość ciepła, więc wzmacniacz jest nie tylko nieefektywny, ale także duży i drogi ze względu na wymagane ogromne mechanizmy rozpraszania ciepła. Efektem ubocznym jest w konsekwencji ocieplenie całego pomieszczenia. (Przyjemnie zimą, ale pamiętajcie, że ogrzewanie elektryczne jest najdroższym rodzajem).

Nie tak oczywistą wadą konstrukcji klasy A jest to, że ten wysoki prąd jałowy ma konsekwencje dla poziomów zniekształceń daleko wykraczające poza teoretyczną eliminację artefaktów crossover (co nawet samo w sobie jest dyskusyjne). Tranzystory mają wiele rodzajów mechanizmów zniekształceń, wśród których są odchylenia od liniowości w warunkach jednoczesnego wysokiego napięcia i dużego prądu. Są to oczywiście dokładne parametry niezbędne do pracy w klasie A, a typowy wzmacniacz klasy A generuje zniekształcenia co najmniej 10 razy, a często ponad 100 razy, tak wysokie, jak wzmacniacz klasy AB o podobnej mocy, czyli około 0,1%. . Dokładna inspekcja widma zniekształceń ujawnia również, że wszystkie harmoniczne są zwiększone, w tym te reprezentowane przez zniekształcenie zwrotnicy, do którego operacja klasy A była skierowana w pierwszej kolejności!

Klasa D.

Idąc w przeciwnym kierunku, klasa D oferuje wysoką sprawność dzięki zupełnie odmiennemu podejściu do działania wyjścia. Klasa D, często błędnie nazywana „cyfrowym wzmocnieniem”, jest w rzeczywistości systemem analogowym, który zmienia szerokość górnego względem dolnego cyklu pracy fali prostokątnej o częstotliwości nośnej. Wzmacniacz nadal przechodzi od napięcia ujemnego do dodatniego iz powrotem, ale robi to w sposób ciągły, z wysoką częstotliwością być może 500 kHz. Czas, jaki spędza na jednym lub drugim krańcu, jest proporcjonalny do miejsca lub dokładnej zależności napięcie-czas pożądanego sygnału w tym momencie.

Ponieważ urządzenia wyjściowe spędzają prawie cały swój czas w trybie pełnego włączenia lub całkowitego wyłączenia (obszary o absolutnie minimalnym rozpraszaniu), wydajność jest bardzo wysoka, od 80 do 90%. Dlatego te wzmacniacze wytwarzają bardzo mało ciepła i nie muszą być tak ciężkie ani tak duże, jak typowe wzmacniacze w klasie AB (nie mówiąc już o potworach w klasie A)! Istnieją również naturalne wady. Klasa D z definicji wykorzystuje bardzo duże sygnały RF i musi być ekranowana i dobrze filtrowana, aby zapobiec zakłóceniom i uszkodzeniom głośników. To z kolei szkodzi ogólnej liniowości, a także zwiększa koszty, dlatego nie jest to niedroga technologia. Całkowite zniekształcenia są zwykle porównywalne ze wzmocnieniem klasy A; dobre, ale nie świetne, na poziomie około 0,1%. Jeśli jednak wymagasz wydajności, to jest właściwy kierunek.