Một phương pháp được sử dụng để phân biệt các đặc tính điện của các loại amply khác nhau là theo “loại”, và các amply như vậy được phân loại theo cấu hình mạch và phương thức hoạt động của chúng. Sau đó, amply class là thuật ngữ được sử dụng để phân biệt giữa các loại amply khác nhau.
Các loại amply biểu thị lượng tín hiệu đầu ra thay đổi trong mạch amply trong một chu kỳ hoạt động khi được kích thích bởi tín hiệu đầu vào hình sin. Việc phân loại các amply bao gồm từ hoạt động hoàn toàn tuyến tính (để sử dụng trong khuếch đại tín hiệu có độ trung thực cao). Với hiệu suất rất thấp, đến hoạt động hoàn toàn phi tuyến tính (trong đó việc tái tạo tín hiệu trung thực không quá quan trọng) nhưng với hiệu suất cao hơn nhiều, trong khi các amply khác là một sự thỏa hiệp giữa hai bên.
Các amply class chủ yếu được gộp thành hai nhóm cơ bản. Đầu tiên là các amply góc dẫn được điều khiển theo kiểu cổ điển tạo thành các amply class phổ biến hơn của A, B, AB và C , được xác định bởi độ dài trạng thái dẫn của chúng trên một số phần của dạng sóng đầu ra, sao cho hoạt động của bóng bán dẫn ở tầng đầu ra nằm ở đâu đó giữa trạng thái “BẬT hoàn toàn” và “TẮT hoàn toàn”.
Amply thứ hai là các amply class “chuyển mạch” mới hơn của D, E, F, G, S, T, v.v., sử dụng các mạch kỹ thuật số và điều chế độ rộng xung (PWM) để liên tục chuyển đổi tín hiệu giữa “hoàn toàn- BẬT” và “TẮT hoàn toàn” đưa đầu ra vào vùng giới hạn và bão hòa của bóng bán dẫn.
Các loại amply được xây dựng phổ biến nhất là những loại được sử dụng làm amply âm thanh, chủ yếu là loại A, B, AB và C và để đơn giản hóa, chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn các loại amply nhà yến này ở đây.
Bài viết liên quan: Bộ khuếch đại công suất là gì? Loại, Lớp, Ứng dụng
Class A
Amply class A là loại cấu trúc liên kết amply phổ biến nhất vì chúng chỉ sử dụng một bóng bán dẫn chuyển mạch đầu ra (Lưỡng cực, FET, IGBT, v.v.) trong thiết kế amply của chúng. Bóng bán dẫn đầu ra duy nhất này được phân cực xung quanh điểm Q ở giữa đường tải của nó.
Và do đó không bao giờ được dẫn vào vùng giới hạn hoặc vùng bão hòa của nó, do đó cho phép nó dẫn dòng điện trên toàn bộ 360 độ của chu kỳ đầu vào. Sau đó, bóng bán dẫn đầu ra của cấu trúc liên kết loại A không bao giờ “TẮT”, đây là một trong những nhược điểm chính của nó.
Amply loại “A” được coi là loại thiết kế amply tốt nhất chủ yếu do tính tuyến tính tuyệt vời, mức khuếch đại cao và độ méo tín hiệu thấp khi được thiết kế chính xác. Mặc dù hiếm khi được sử dụng trong các ứng dụng amply công suất cao do cân nhắc về nguồn cung cấp nhiệt, nhưng amply loại A có lẽ là loại có âm thanh tốt nhất trong tất cả các loại amply được đề cập ở đây và như vậy được sử dụng trong các thiết kế amply âm thanh có độ trung thực cao.
Amply class A
Để đạt được độ lợi và độ tuyến tính cao, tầng đầu ra của amply loại A luôn được phân cực “BẬT” (dẫn điện). Sau đó, để một amply được phân loại là “Loại A”, dòng không tải tín hiệu bằng 0 ở giai đoạn đầu ra phải bằng hoặc lớn hơn dòng tải tối đa (thường là loa) cần thiết để tạo ra tín hiệu đầu ra lớn nhất.
Vì amply loại A hoạt động trong phần tuyến tính của các đường cong đặc trưng của nó, nên thiết bị đầu ra duy nhất dẫn qua toàn bộ 360 độ của dạng sóng đầu ra. Sau đó, amply lớp A tương đương với một nguồn hiện tại.
Do amply loại A hoạt động trong vùng tuyến tính, điện áp phân cực DC cơ sở (hoặc cổng) của bóng bán dẫn phải được chọn đúng cách để đảm bảo hoạt động chính xác và độ méo thấp. Tuy nhiên, vì thiết bị đầu ra luôn ở trạng thái “BẬT”, nó liên tục mang dòng điện, điều này thể hiện sự mất điện liên tục trong amply.
Do sự mất điện liên tục này, các amply loại A tạo ra lượng nhiệt cực lớn làm tăng hiệu suất rất thấp của chúng ở mức khoảng 30%, khiến chúng không thực tế đối với các amply công suất cao. Ngoài ra, do dòng điện chạy không tải cao của amply, nguồn điện phải có kích thước phù hợp và được lọc tốt để tránh tiếng ồn và tiếng ồn của amply. Do đó, do hiệu suất thấp và các vấn đề quá nhiệt của amply loại A, các loại amply hiệu quả hơn đã được phát triển.
Class B
amply loại B được phát minh như một giải pháp cho các vấn đề về hiệu suất và nhiệt liên quan đến amply loại A trước đó. amply lớp B cơ bản sử dụng hai bóng bán dẫn bổ sung hoặc là lưỡng cực của FET cho mỗi nửa dạng sóng với giai đoạn đầu ra của nó được định cấu hình theo kiểu sắp xếp “kéo đẩy”, sao cho mỗi thiết bị bóng bán dẫn chỉ khuếch đại một nửa dạng sóng đầu ra.
Trong amply loại B, không có dòng phân cực cơ sở DC vì dòng tĩnh của nó bằng 0, do đó công suất dc nhỏ và do đó hiệu quả của nó cao hơn nhiều so với amply loại A. Tuy nhiên, cái giá phải trả cho việc cải thiện hiệu quả là tính tuyến tính của thiết bị chuyển mạch.
Amply class B
Khi tín hiệu đầu vào dương, bóng bán dẫn phân cực dương sẽ dẫn điện trong khi bóng bán dẫn âm được chuyển sang “TẮT”. Tương tự như vậy, khi tín hiệu đầu vào chuyển sang âm, bóng bán dẫn dương sẽ chuyển sang “TẮT” trong khi bóng bán dẫn phân cực âm chuyển sang “BẬT” và dẫn phần âm của tín hiệu. Do đó, bóng bán dẫn chỉ dẫn một nửa thời gian, trên nửa chu kỳ dương hoặc âm của tín hiệu đầu vào.
Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng mỗi thiết bị bóng bán dẫn của amply lớp B chỉ dẫn qua một nửa hoặc 180 độ của dạng sóng đầu ra theo thời gian luân phiên nghiêm ngặt, nhưng vì giai đoạn đầu ra có các thiết bị cho cả hai nửa dạng sóng tín hiệu nên hai nửa được kết hợp với nhau để tạo ra dạng sóng đầu ra tuyến tính đầy đủ.
Thiết kế amply kéo đẩy này rõ ràng hiệu quả hơn loại A, khoảng 50%, nhưng vấn đề với thiết kế amply loại B là nó có thể tạo ra méo tại điểm giao nhau bằng 0 của dạng sóng do dải chết của bóng bán dẫn của điện áp cơ sở đầu vào từ -0,7V đến +0,7.
Chúng tôi nhớ từ phần hướng dẫn về Bóng bán dẫn rằng cần có điện áp cực phát cơ bản khoảng 0,7 vôn để bóng bán dẫn lưỡng cực bắt đầu dẫn điện. Sau đó, trong amply loại B, bóng bán dẫn đầu ra không bị “phân cực” sang trạng thái hoạt động “BẬT” cho đến khi vượt quá điện áp này.
Điều này có nghĩa là phần dạng sóng nằm trong cửa sổ 0,7 vôn này sẽ không được tái tạo chính xác, khiến amply loại B không phù hợp với các ứng dụng khuếch đại âm thanh chính xác.
Để khắc phục hiện tượng méo xuyên không (còn được gọi là Méo chéo) lớp AB này, các amply lớp AB đã được phát triển.
Amply class AB
Như tên gọi của nó, amply Class AB là sự kết hợp của amply loại “Loại A” và “Loại B” mà chúng ta đã xem xét ở trên. Phân loại amply AB hiện là một trong những loại thiết kế amply công suất âm thanh được sử dụng phổ biến nhất. amply lớp AB là một biến thể của amply lớp B như được mô tả ở trên, ngoại trừ việc cả hai thiết bị đều được phép dẫn đồng thời xung quanh điểm giao nhau của dạng sóng giúp loại bỏ các vấn đề méo chéo của amply lớp B trước đó.
Hai bóng bán dẫn có điện áp phân cực rất nhỏ, thường ở mức 5 đến 10% dòng tĩnh để phân cực các bóng bán dẫn ngay trên điểm giới hạn của nó. Sau đó, thiết bị dẫn điện, hoặc là lưỡng cực của FET, sẽ được “BẬT” trong hơn một nửa chu kỳ, nhưng ít hơn nhiều so với một chu kỳ đầy đủ của tín hiệu đầu vào.
Do đó, trong thiết kế amply lớp AB, mỗi bóng bán dẫn đẩy-kéo dẫn điện nhiều hơn một chút so với nửa chu kỳ dẫn của lớp B, nhưng ít hơn nhiều so với toàn bộ chu kỳ dẫn của lớp A.
Nói cách khác, góc dẫn của amply lớp AB nằm trong khoảng từ 180 o đến 360 o tùy thuộc vào điểm thiên vị đã chọn như được hiển thị.
Amply Class AB
Ưu điểm của điện áp phân cực nhỏ này, được cung cấp bởi các điốt hoặc điện trở nối tiếp, là méo phân tần do các đặc tính của amply loại B tạo ra được khắc phục mà không có sự kém hiệu quả của thiết kế amply loại A. Vì vậy, amply lớp AB là sự dung hòa tốt giữa lớp A và lớp B về hiệu quả và độ tuyến tính, với hiệu suất chuyển đổi đạt khoảng 50% đến 60%.
Class C
Thiết kế amply Class C có hiệu quả cao nhất nhưng độ tuyến tính kém nhất trong các loại amply được đề cập ở đây. Các lớp trước đó, A, B và AB được coi là amply tuyến tính, vì biên độ và pha của tín hiệu đầu ra có liên quan tuyến tính với biên độ và pha của tín hiệu đầu vào.
Tuy nhiên, amply lớp C bị sai lệch nhiều do đó dòng điện đầu ra bằng 0 trong hơn một nửa chu kỳ tín hiệu hình sin đầu vào với bóng bán dẫn chạy không tải tại điểm giới hạn của nó. Nói cách khác, góc dẫn của bóng bán dẫn nhỏ hơn đáng kể so với 180 độ và thường nằm trong khoảng 90 độ.
Mặc dù dạng phân cực bóng bán dẫn này mang lại hiệu quả cải thiện khoảng 80% cho amply, nhưng nó lại gây ra sự biến dạng tín hiệu đầu ra rất nặng. Do đó, amply loại C không phù hợp để sử dụng làm amply âm thanh.
Amply class C
Do biến dạng âm thanh nặng, amply loại C thường được sử dụng trong bộ tạo dao động sóng hình sin tần số cao và một số loại amply tần số vô tuyến, trong đó các xung dòng điện được tạo ra ở đầu ra amply có thể được chuyển đổi thành sóng hình sin hoàn chỉnh của một tần số cụ thể bằng sử dụng các mạch cộng hưởng LC trong mạch thu của nó.
Nộidung ban nên xem thêm: Công suất tiêu thụ điện của amply nói lên điều gì?
Tóm tắt các amply class
Sau đó, chúng ta đã thấy rằng điểm vận hành DC tĩnh ( điểm Q ) của amply xác định phân loại amply. Bằng cách đặt vị trí của điểm Q ở một nửa trên đường tải của đường cong đặc tính của amply, amply sẽ hoạt động như một amply loại A. Bằng cách di chuyển điểm Q xuống thấp hơn, đường tải sẽ thay đổi amply thành bộ khuếch đại loại AB, B hoặc C.
Sau đó, loại hoạt động của amply liên quan đến điểm hoạt động DC của nó có thể được đưa ra là:
Amply class và công suất
Cũng như các amply âm thanh, có một số Loại amply hiệu suất cao liên quan đến các thiết kế amply chuyển mạch sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch khác nhau để giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu suất. Một số thiết kế lớp amply được liệt kê bên dưới sử dụng bộ cộng hưởng RLC hoặc nhiều điện áp nguồn để giảm tổn thất điện năng hoặc là amply loại DSP (xử lý tín hiệu số) kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật chuyển mạch điều chế độ rộng xung (PWM).
Bài viết liên quan: Các Class Amply phổ biến khác
