Güç amplifikatörleri, özellikle giriş döngüsünün segmenti ve iletim süresine göre nasıl çalıştıklarına göre kategorize edilir. Güç amplifikatörleri A, AB, C, D ve E Sınıfına ayrılmıştır. Bu makale, A Sınıfı amplifikatörlerin kapsamlı bir analizini sağlayacaktır.
A Sınıfı Amplifikatör
A Sınıfı güç amplifikatörü, giriş sinyalinin tüm döngüsü boyunca akımı sürekli olarak iletir. Düşük verimliliği nedeniyle bu amplifikatör sınıfı, yüksek güç aşamalarında daha az sıklıkla kullanılır.
A Sınıfı Amplifikatörün Çalışma Prensibi
A sınıfı amplifikatörlerin temel amacı, sinyal dalga formunun transistörün giriş karakteristiğinin doğrusal olmayan bölgesinde, yani 0V ile 0,6V arasında kalmasını sağlayarak gürültünün varlığını en aza indirmektir. A sınıfı amplifikatörün temel düzeni aşağıda verilmiştir:
A sınıfı amplifikatörlerde amplifikatör tarafından üretilen gücün önemli bir kısmı ısı olarak dağılır ve israfa neden olur. A sınıfı amplifikatörlerin düşük verimliliğinin ana nedeni, transistörlerin sürekli öngerilimlendirilmesidir, bu da giriş sinyali olmadığında bile küçük bir akım akışına neden olur.
A sınıfı amplifikatörler doğrudan da bağlanabilir. Doğrudan bağlı A sınıfı amplifikatör, bir transformatör kullanarak yükü transistörün çıkışına bağlar. Bir kuplaj transformatörü, yük ve çıkış arasında etkili empedans eşleşmesini kolaylaştırır, böylece verimliliğin artmasına önemli bir katkıda bulunur.
Devre, devreyi stabilize etmeye yarayan voltaj bölücü dirençler R1 ve R2'nin yanı sıra bir öngerilim direnci ve bir verici Re'den oluşur. Geçici etkileri azaltmak için vericiye bir bypass kapasitörü CE ve Re direnci paralel olarak bağlanır. Bağlantı kapasitörü (Cin) olarak da bilinen giriş kapasitörü, önceki aşamadan gelen DC akımının geçmesini önlerken giriş sinyalinin AC voltajını transistörün tabanına bağlamaya yarar.
Prensip olarak, akım akışı kollektörün dirençli yükü üzerinden gerçekleşir ve bunun sonucunda kolektörde doğru akım kaybı olur. Bu nedenle, doğru akım (DC) gücü, alternatif akım (AC) güç çıkışı üretilmeden yük içerisinde ısı enerjisine dönüştürülür. Ancak elektrik akımının doğrudan çıkış cihazı üzerinden aktarılması önerilmez. Bu nedenle, bu amaca ulaşmak için, yukarıda belirtilen şemada görüldüğü gibi, uygun bir transformatör kullanılarak yük ile amplifikatör arasında bağlantı kurulacak özel bir konfigürasyon uygulanır.
Empedans eşleştirme
Empedans uyumu sağlama süreci, amplifikatörün çıkış empedansının, giriş empedansıyla eşleşecek şekilde değiştirilmesini içerir.
Empedans uyumu, toplam empedansın transistörün çıkış empedansıyla eşleştiğinden emin olmak için ana sargıdaki sarım sayısını dikkatlice seçerek elde edilebilir. Benzer şekilde, giriş empedansıyla da eşleşen net bir empedans oluşturmak için sekonder sargıdaki sarım sayısı seçilmelidir.
Çıkış Özellikleri
Aşağıdaki diyagrama dayanarak, Q noktasının tam olarak AC yük hattının orta noktasına konumlandırıldığı ve transistörün giriş dalga formu boyunca iletken kaldığı açıktır. A sınıfı amplifikatörlerde maksimum verim %50'dir.
Pratik uygulamalarda, kapasitif bağlantı ve hoparlörler gibi endüktif yüklerin varlığı gibi faktörler nedeniyle sistem verimliliği potansiyel olarak %25'e kadar önemli ölçüde azaltılabilir. Başka bir deyişle, gücün neredeyse %75'i amplifikatörde boşa harcanıyor. Güç kaybının önemli bir kısmı aktif bileşenlerin, özellikle de transistörlerin içindeki ısı olarak meydana gelir.
Çözüm
A Sınıfı amplifikatörler, çıkıştaki tüm giriş sinyalini güçlendirir ve iletir. Kesintisiz çalışırlar ve çok basit bir konfigürasyona sahiptirler. Ancak sürekli çalışma nedeniyle güç kaybına eğilimlidirler ve ısınma etkilerini azaltmak için soğutuculara ihtiyaç duyarlar.