Amplificatoare clasa A, B, AB, C si D

Amplificatoare clasa A, B, AB, C si D

Definitie

Dupa modul de reproducere la iesire a formei de unda de la intrare, amplificatoarele pot fi impartite pe clase. Aceste clase sunt desemnate cu literele A, B, AB, C si D.

Amplificator clasa A

In cazul amplificatoarelor de clasa A, intreg semnalul de intrare este reprodus la iesire. Acest mod de operare al tranzistorului poate fi atins doar atunci cand acest functioneaza tot timpul in zona activa, ne-atingand niciodata punctul de saturatie sau de blocare. Pentru realizarea acestui lucru, este nevoie de o tensiune de polarizare de curent continuu suficient de mare pentru functionarea tranzistorului intre zona de blocare si cea de saturatie. In acest fel, semnalul de intrare in curent alternativ va fi perfect "centrat" intre limita superioara si cea inferioara a nivelului de semnal al amplificatorului.

Amplificator clasa B

Amplificatorul de clasa B este ceea ce am obtinut in cazul amplificatorului emitor comun, cu semnal de intrare in curent alternativ dar fara nicio tensiune de polarizare in curent continuu conectata la intrare. In acest caz, tranzistorul petrece doar o jumatate de timp in zona activa de functionare, iar in cealalta jumatate de timp este blocat, datorita faptului ca tensiunea de intrare este prea mica, sau chiar de polaritate inversa, pentru a putea polariza direct jonctiunea baza-emitor.

Configuratia contratimp

Folosit individual, amplificatorul de clasa B nu este foarte folositor. De cele mai multe ori, distorsiunile foarte mari introduse in forme de unda, prin eliminarea unei semi-alternante, nu sunt acceptabile. Totusi, aceasta modalitate de polarizare a amplificatoarelor este folositoare daca se folosesc doua amplificatoare de clasa B in configuratie contratimp (push-pull), fiecare amplificator reproducand doar o jumatate a formei de unda.

Avantaje

Un avantaj al amplificatorului de clasa B (contratimp) fata de cel de clasa A, consta intr-o capacitate mai mare a puterii de iesire. In clasa A, tranzistorul disipa o putere considerabila sub forma de caldura datorita faptului ca acesta se afla tot timpul in zona activa de functionare. In clasa B, fiecare tranzistor conduce doar jumatate din timp, iar in cealalta jumatate este blocat, nu conduce curent electric, si prin urmare, puterea disipata sub forma de caldura este zero. Astfel, fiecare tranzistor are timp de "odihna" si de racire, atunci cand celalalt tranzistor se afla in conductie. Amplificatoarele de clasa A sunt mai simplu de construit, dar sunt limitate doar la aplicatiile de putere joasa datorita caldurii generate.

Amplificator clasa AB

Amplificatoarele de clasa AB sunt undeva intre clasa A si clasa B; tranzistorul conduce mai mult de 50% din timp, dar mai putin de 100%.

Amplificator clasa C

Daca semnalul de intrare al amplificatorului este usor negativ (sursa de tensiune in curent alternativ inversata), semnalul de iesire va fi taiat si mai mult fata de semnalul de iesire al amplificatorului de clasa B. Tranzistorul va petrece majoritatea timpului in stare blocata.

Introducerea unui circuit rezonant la iesire

Desi aceasta configuratie nu pare practica, daca se conecteaza un circuit rezonant condensator-bobina la iesire, semnalul ocazional produs de amplificator la iesire este suficient pentru punerea in functionare a oscilatorului.

Observatii

Datorita faptului ca tranzistorul este in mare parte a timpului blocat, puterea la bornele sale poate fi mult mai mare decat in cazul celorlalte doua configuratii vazute mai sus. Datorita dependentei de circuitul rezonante de la iesire, acest amplificator poate fi folosit doar pentru semnale de o anumita frecventa fixa.

Factorul de umplere

Factorul de umplere reprezinta raportul dintre durata in care semnalul este maxim si durata in care semnalul este zero. Cu alte cuvinte, reprezinta durata de functionare al unui dispozitiv, in general. Factorul de umplere variaza odata cu amplitudinea instantanee a semnalului de intrare.

Amplificator clasa D

Acest tip de amplificator este total diferit fata de amplificatoarele de clasa A, B, AB sau C. Acesta nu este obtinut prin aplicarea unei anumite tensiuni de polarizare, precum este cazul celorlalte clase, ci necesita o modificare a circuitului de amplificare. Nu vom intra pentru moment in detaliile construirii unui astfel de amplificator, dar vom discuta in schimb principiul sau de functionare.

Un amplificator clasa D reproduce profilul formei de unda a tensiunii de la intrare prin generarea unui semnal de iesire dreptunghiular cu o rata de pulsatie mare.

Cu cat amplitudinea instantanee a semnalului de intrare este mai mare, cu atat factorul de umplere al formei de unda dreptunghiulare este mai mare. Singurul motiv pentru folosirea amplificatorului de clasa D, este evitarea functionarii tranzistorului in zona activa de functionare; tranzistorul va fi tot timpul fie blocat fie saturat. Puterea disipata de tranzistor va fi foarte mica in acest caz.

Dezavantaje

Dezavantajul metodei consta in prezenta armonicilor la iesire. Din fericire, din moment ce frecventa acestor armonici este mult mai mare decat frecventa semnalului de intrare, acestea pot fi filtrate relativ usor cu ajutorul unui filtru trece-jos, rezultand un semnal de iesire mult mai asemanator cu semnalul de intrare original.

Aplicatii

Amplificatoarele de clasa D sunt folosite de obicei in locurile unde este nevoie de puteri mari la frecvente relativ joase, precum invertoarele industriale (dispozitive ce transforma curentul continuu in curent alternativ) si amplificatoarele audio de inalta performanta.