- Pengelasan Penguat menggunakan Huruf
- Penguat Kelas A.
- Penguat Kelas B
- Penguat Kelas AB
- Penguat Kelas C
- Penguat Kelas D
- Kelas Penguat Lain
Dalam elektronik, Amplifier adalah peranti litar yang paling biasa digunakan dengan kemungkinan aplikasi yang besar. Dalam elektronik berkaitan audio, pre-amplifier dan power amplifier adalah dua jenis sistem penguat yang digunakan untuk tujuan penguat suara. Tetapi, selain daripada tujuan khusus aplikasi ini, terdapat banyak perbezaan dalam pelbagai jenis penguat, terutama dalam Power Amplifier. Jadi di sini kita akan meneroka pelbagai kelas penguat beserta kelebihan dan kekurangannya.
Pengelasan Penguat menggunakan Huruf
Kelas penguat adalah identiti prestasi dan ciri penguat. Jenis penguat kuasa yang berlainan memberikan tindak balas yang berbeza ketika melewati arus melalui mereka. Mengikut spesifikasi mereka, Amplifier diberi huruf atau huruf yang berbeza yang mewakili kelasnya. Terdapat pelbagai kelas penguat bermula dari A, B, C, AB, D, E, F, T dll. Dari kelas tersebut kelas penguat audio yang paling biasa digunakan ialah A, B, AB, C. Kelas lain adalah penguat moden yang menggunakan topologi beralih dan teknik PWM (Pulse Width Modulation) untuk menggerakkan beban output. Kadang kala, versi kelas tradisional yang diperbaiki diberikan surat untuk mengklasifikasikannya sebagai kelas penguat yang berbeza, seperti penguat kelas G adalah kelas Amplifier yang diubahsuai dari kelas B atau penguat Kelas AB.
Kelas penguat mewakili perkadaran kitaran input semasa arus dilalui penguat. Kitaran input adalah sudut pengaliran yang berasal dari pengaliran gelombang sinusoidal pada input penguat. Sudut pengalir ini sangat berkadaran dengan Penguat tepat pada waktunya selama satu kitaran penuh. Sekiranya penguat selalu AKTIF selama satu kitaran, sudut pengaliran akan 360 darjah. Oleh itu, jika penguat memberikan sudut pengaliran 360 darjah, maka penguat menggunakan isyarat input lengkap dan elemen aktif yang dijalankan melalui jangka masa 100% kitaran sinusoidal yang lengkap.
Di bawah ini, kami akan menunjukkan kelas penguat Kuasa tradisional mulai dari Kelas A, B, AB dan C, dan juga menunjukkan penguat Kelas D yang banyak digunakan dalam reka bentuk beralih. Kelas-kelas ini tidak hanya digunakan dalam Power Amplifier tetapi juga digunakan dalam rangkaian Audio Amplifier.
Penguat Kelas A.
Penguat Kelas A adalah penguat perolehan tinggi dengan garis linier tinggi. Sekiranya penguat Kelas A, sudut pengaliran adalah 360 darjah. Seperti yang kami nyatakan di atas, sudut pengaliran 360 darjah bermaksud peranti penguat tetap aktif sepanjang masa dan menggunakan isyarat input lengkap. Pada gambar di bawah ditunjukkan penguat kelas A yang ideal.
Seperti yang dapat kita lihat dalam gambar, terdapat satu elemen aktif, iaitu transistor. Bias transistor kekal HIDUP sepanjang masa. Oleh kerana ciri ini tidak pernah dimatikan, penguat Kelas A memberikan kestabilan gelung frekuensi tinggi dan maklum balas yang lebih baik. Selain kelebihan ini, penguat Kelas A mudah dibina dengan komponen satu peranti dan jumlah bahagian minimum.
Walaupun terdapat kelebihan dan linearitas yang tinggi, ia pasti mempunyai banyak batasan. Kerana pengalir yang berterusan, penguat kelas A memperkenalkan kehilangan kuasa yang tinggi. Juga, kerana linearitas tinggi, penguat Kelas A memberikan gangguan dan bunyi. Bekalan kuasa dan pembinaan bias memerlukan pemilihan komponen yang teliti untuk mengelakkan bunyi yang tidak diingini dan untuk meminimumkan penyelewengan.
Kerana kehilangan kuasa tinggi pada penguat Kelas A, ia mengeluarkan haba dan memerlukan ruang pendingin yang lebih tinggi. Kecekapannya sangat rendah pada penguat Kelas A, secara teorinya, kecekapannya bervariasi antara 25 hingga 30% jika digunakan dengan konfigurasi biasa. Kecekapan dapat ditingkatkan dengan menggunakan konfigurasi yang digabungkan secara induktif tetapi kecekapan dalam hal tersebut tidak lebih dari 45-50%, oleh itu ia hanya sesuai untuk tujuan penguatan isyarat rendah atau tahap daya rendah.
Penguat Kelas B
Penguat Kelas B sedikit berbeza dengan Kelas A. Ia dibuat menggunakan dua peranti aktif yang menjalankan separuh daripada kitaran sebenar, iaitu 180 darjah kitaran. Dua peranti menyediakan pemacu arus gabungan untuk beban.
Dalam gambar di atas, konfigurasi penguat Kelas B Ideal telah ditunjukkan. Ia terdiri daripada dua peranti aktif yang menjadi berat sebelah satu demi satu semasa kitaran separuh positif dan negatif gelombang sinusoidal dan dengan itu isyarat didorong atau ditarik ke tahap yang diperkuat dari sisi positif dan negatif dan menggabungkan hasilnya kita mendapat kitaran lengkap merentas output. Setiap peranti dihidupkan atau menjadi aktif separuh kitaran, dan oleh kerana itu kecekapannya bertambah baik, berbanding dengan kecekapan 25- 30% penguat Kelas A, ia memberikan kecekapan lebih dari 60% secara teori. Kita dapat melihat setiap grafik isyarat input dan output peranti pada gambar di bawah. Kecekapan tidak lebih daripada 78% untuk Kelas B penguat . Pelesapan haba diminimumkan di kelas ini dengan menyediakan ruang sink haba yang rendah.
Tetapi, kelas ini juga mempunyai had. Batasan yang sangat mendalam bagi kelas ini adalah penyelewengan crossover. Oleh kerana dua peranti menyediakan setiap separuh gelombang sinusoidal yang digabungkan dan bergabung di seluruh output, terdapat ketidakcocokan (cross over) di rantau ini, di mana dua bahagian digabungkan. Ini kerana apabila satu peranti melengkapkan separuh kitaran, yang lain perlu memberikan kuasa yang sama hampir pada masa yang sama ketika yang lain menyelesaikan tugas. Sukar untuk memperbaiki kesalahan ini pada penguat kelas A kerana semasa peranti aktif peranti lain tetap tidak aktif sepenuhnya. Kesalahan tersebut memberikan penyelewengan pada isyarat output. Kerana keterbatasan ini, adalah kegagalan besar untuk aplikasi penguat audio ketepatan.
Penguat Kelas AB
Satu pendekatan alternatif untuk mengatasi penyelewengan cross-over, adalah dengan menggunakan penguat AB. Penguat Kelas AB menggunakan sudut konduksi pertengahan kedua-dua Kelas A dan B, dengan itu kita dapat melihat sifat kedua-dua penguat Kelas A dan Kelas B dalam topologi penguat kelas AB ini. Sama seperti kelas B, ia mempunyai konfigurasi yang sama dengan dua peranti aktif yang melakukan sepanjang separuh kitaran secara berasingan tetapi masing-masing peranti bias secara berbeza sehingga tidak sepenuhnya MATI semasa momen tidak dapat digunakan (momen crossover). Setiap peranti tidak meninggalkan konduksi sebaik sahaja menyelesaikan separuh bentuk gelombang sinusoidal, sebaliknya mereka melakukan sedikit input pada separuh kitaran yang lain. Dengan menggunakan teknik biasing ini, ketidakcocokan crossover semasa zon mati dikurangkan secara mendadak.
Tetapi dalam konfigurasi ini, kecekapan dikurangkan apabila linearitas peranti terganggu. Kecekapannya tetap lebih tinggi daripada kecekapan penguat Kelas A biasa tetapi kurang dari sistem penguat Kelas B. Juga, dioda harus dipilih dengan hati-hati dengan penilaian yang sama dan perlu diletakkan sedekat mungkin ke peranti output. Dalam beberapa pembinaan litar, para pereka cenderung menambahkan perintang nilai kecil untuk memberikan arus tenang yang stabil di seluruh peranti untuk meminimumkan penyimpangan pada output.
Penguat Kelas C
Selain daripada penguat Kelas A, B, dan AB, ada penguat lain Kelas C. Ini adalah penguat tradisional yang berfungsi berbeza daripada kelas penguat yang lain. Penguat Kelas C adalah penguat yang diselaraskan yang berfungsi dalam dua mod operasi yang berbeza, diselaraskan atau tidak digunakan. Kecekapan penguat Kelas C jauh lebih banyak daripada A, B, dan AB. Kecekapan maksimum 80% dapat dicapai dalam operasi berkaitan frekuensi radio
Penguat Kelas C menggunakan sudut pengaliran kurang daripada 180 darjah. Semasa mod tidak digunakan, bahagian penala dihilangkan dari konfigurasi penguat. Dalam operasi ini, penguat Kelas C juga memberikan distorsi besar pada output.
Apabila litar terkena beban yang disetel, litar mengepit tahap bias output dengan voltan keluaran rata-rata sama dengan voltan bekalan. Operasi yang diselaraskan dipanggil sebagai clamper. Semasa operasi ini, isyarat mendapat bentuk yang betul dan frekuensi tengah menjadi kurang terdistorsi.
Dalam penggunaan biasa, penguat Kelas C memberikan kecekapan 60-70%.
Penguat Kelas D
Penguat Kelas D adalah penguat pensuisan yang menggunakan Pulse Width Modulation atau PWM. Sudut konduksi bukanlah faktor dalam hal ini kerana isyarat input langsung diubah dengan lebar denyut yang berubah-ubah.
Dalam sistem penguat Kelas D ini, keuntungan linear tidak diterima kerana ia berfungsi seperti suis biasa yang hanya mempunyai dua operasi, ON atau OFF.
Sebelum memproses isyarat input, isyarat analog diubah menjadi aliran nadi dengan pelbagai teknik modulasi dan kemudian diterapkan ke sistem penguat. Oleh kerana jangka masa nadi dihubungkan dengan isyarat analog, ia disusun semula menggunakan penapis lulus rendah di seluruh output.
Penguat Kelas D adalah kelas penguat cekap kuasa tertinggi di segmen A, B, AB, dan C dan D. Ia mempunyai pelesapan haba yang lebih kecil, jadi diperlukan pendingin air kecil. Litar memerlukan pelbagai komponen pensuisan seperti MOSFET yang mempunyai rintangan rendah.
Ini adalah topologi yang digunakan secara meluas dalam pemain audio digital atau mengendalikan motor juga. Tetapi kita harus ingat bahawa itu bukan penukar Digital. Walaupun, untuk frekuensi yang lebih tinggi, penguat Kelas D bukanlah pilihan yang sempurna kerana ia mempunyai had lebar jalur dalam beberapa kes bergantung pada kemampuan penapis lulus rendah dan kemampuan penukar.
Kelas Penguat Lain
Selain penguat Tradisional, terdapat beberapa kelas lagi, iaitu kelas E, Kelas F, Kelas G, dan H.
Penguat Kelas E adalah penguat kuasa yang sangat efisien yang menggunakan topologi beralih dan berfungsi dalam frekuensi radio. Elemen peralihan tiang tunggal dan rangkaian reaktif yang diselaraskan adalah komponen utama untuk digunakan dengan penguat kelas E.
Kelas F adalah penguat impedans tinggi berkenaan dengan harmonik. Ia boleh didorong menggunakan gelombang persegi atau gelombang sinus. Untuk input gelombang sinusoidal, penguat ini dapat disetel menggunakan induktor dan dapat digunakan untuk meningkatkan keuntungan.
Kelas G menggunakan peralihan rel untuk mengurangkan penggunaan kuasa dan meningkatkan prestasi kecekapan. Dan Kelas H adalah versi Kelas G. yang lebih baik lagi.
Kelas tambahan adalah penguat tujuan khas. Dalam beberapa kes, surat-surat tersebut disediakan oleh pengilang untuk menandakan reka bentuk kepunyaan mereka. Salah satu contoh terbaik ialah penguat Kelas T yang merupakan tanda dagang untuk jenis penguat kelas D beralih, digunakan untuk teknologi penguat Tripath yang merupakan reka bentuk yang dipatenkan.