Что такое классы УМЗЧ

Пример УМЗЧЕсли вы когда нибудь задумывались над тем, по каким определениям присваивают классы усилителей звука? Постараюсь вам объяснить с технической точки зрения. По способу обработки сигнала и принципу построения отдельных каскадов УМЗЧ делятся на несколько основных классов: «А», «В», «АВ», «C» и «D». Все они отличаются углом отсечки входной синусоиды, определяемой по положению рабочей точки на передаточной характеристике.

График классов усилителей

Усилители класса «А» работают без отсечки выходного сигнала, что позволяет добиться минимума искажений. Недостатком этого режима является низкий КПД (всего 15-30%).

Усилители классов «С», «АВ» и «В» работают в режимах с отсечками 90-270 градусов соответственно (режимы от «D» до «T» характерны для усилителей импульсных сигналов).
Рассмотрим основные классы УМЗЧ более подробно:

Класс «А»

Усилители этого типа (фото справа) по конструкции очень просты, поскольку представляют собой обычный каскад на транзисторе с общим эмиттером, постоянно находящийся в активной зоне, то есть в открытом состоянии. Такой режим обеспечивается заданием определенного смещения по току базы (резистор R1).Усилитель класса А

Величина смещения устанавливается с тем расчетом, чтобы зона усиления располагалась в линейной части характеристики, что гарантирует обработку сигнала с минимальными искажениями.

Класс «В»

В усилителях класса «В» (фото ниже слева) предпринята попытка снизить тепловые потери, наблюдаемые у рассмотренных выше устройств. Простейший из них – это двухтактная схема, состоящая из двух симметричных половинок. Последние представлены транзисторными элементами дополняющих друг друга структур («n-p-n» и «p-n-p»), усиливающими только «свою» полуволну синусоиды.Усилитель класса В

Двухтактная схема позволяет повысить эффективность усиления (ее КПД достигает 50-ти процентов), но при этом возрастают нелинейные искажения, хорошо наблюдаемые в нулевой точке в виде характерной ступеньки. Для их устранения потребуется небольшое смещение, задаваемое элементами, включенными в общую базовую цепь выходного каскада.

Усилитель класса «АВ»

Этот режим наиболее распространен при проектировании УМЗЧ, поскольку в нем совмещены достоинства обеих рассмотренных выше схем. В таких усилителях используется схемное решение, позволяющее избавиться от искажений, характерных для предыдущего класса и вместе с тем получить вполне приемлемый КПД.Усилитель класса АВ

В устройствах класса «АВ» рабочая точка схемы выбирается так, чтобы угол открывания транзисторов находился в границах от 180° до 360° (обычно он чуть более 180°). В этом случае транзисторы обрабатывают не точно половину синусоиды, а несколько большую ее часть (фото справа).

При такой обработке искажения несколько снижаются, так как исчезают скачки и провалы, возникающие при коммутации транзисторов (зоны усиления в нулевой точке перекрываются).

Для перевода транзисторов в режим «АВ» в их базы вводятся дополнительные элементы смещения (диоды, в частности). КПД у них приблизительно такой же, как и у предыдущего класса – порядка 50-ти процентов, но чистота сигнала и его качество при этом значительно возрастают. Усилители рассмотренных 3-х классов относятся к категории линейных устройств, что объясняется прямой зависимостью амплитуды и фазы на выходе от тех же параметров для входа.

Класс «С»

В усилителях класса «С» на базах транзисторов устанавливается смещение, обеспечивающее их закрытое состояние в течение большей части полуволны входного сигнала. То есть угол открывания обоих транзисторов задаётся в границах от 0° до 180°. В связи с меньшим временем открытого состояния потери в транзисторах резко снижаются, а эффективность обработки сигнала (КПД) в идеале может достигать 100 процентов.Усилитель класса СЗа все полученные преимущества приходится расплачиваться тем, что сигнал на выходе сильно искажается (фото слева). Это тип усилителей допускается использовать в тех случаях, когда точности воспроизведения отводится второстепенная роль.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *