การทำความเข้าใจวงจรเครื่องขยายเสียง

โดยทั่วไปแอมพลิฟายเออร์สามารถกำหนดเป็นวงจรที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มสัญญาณอินพุตที่ใช้พลังงานต่ำให้เป็นสัญญาณเอาท์พุตกำลังสูงตามระดับที่ระบุของส่วนประกอบ

แม้ว่าฟังก์ชันพื้นฐานจะยังคงเหมือนเดิม แต่แอมพลิฟายเออร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการกำหนดค่า

วงจรสำหรับขยายอินพุตลอจิก

คุณอาจเจอแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้ทำงานและขยายสัญญาณลอจิกต่ำจากอุปกรณ์ตรวจจับอินพุตเช่น LDRs โฟโตไดโอด , อุปกรณ์ IR จากนั้นเอาต์พุตจากแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้จะใช้สำหรับการเปลี่ยน a รองเท้าแตะ หรือรีเลย์เปิด / ปิดเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณจากอุปกรณ์เซ็นเซอร์

คุณอาจเคยเห็นแอมพลิฟายเออร์ขนาดเล็กที่ใช้สำหรับขยายเสียงเพลงหรืออินพุตเสียงล่วงหน้าหรือสำหรับการใช้งานหลอดไฟ LED
ทั้งหมดนี้ เครื่องขยายเสียงขนาดเล็ก ถูกจัดประเภทเป็นเครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็ก

ประเภทของเครื่องขยายเสียง

โดยพื้นฐานแล้ววงจรแอมพลิฟายเออร์จะรวมไว้สำหรับการขยายความถี่ดนตรีเพื่อให้อินพุตเพลงขนาดเล็กที่ป้อนจะถูกขยายเป็นหลาย ๆ พับโดยปกติ 100 ครั้งถึง 1,000 ครั้งและทำซ้ำบนลำโพง

วงจรดังกล่าวอาจมีการออกแบบตั้งแต่เครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็กที่ใช้ opamp ขนาดเล็กไปจนถึงเครื่องขยายสัญญาณขนาดใหญ่ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเพาเวอร์แอมป์เครื่องขยายเสียงเหล่านี้ได้รับการจำแนกทางเทคนิคตามหลักการทำงานขั้นตอนของวงจรและลักษณะใน ซึ่งอาจกำหนดค่าให้ประมวลผลฟังก์ชันการขยายสัญญาณ

ตารางต่อไปนี้ให้รายละเอียดการจำแนกประเภทของเครื่องขยายเสียงตามข้อกำหนดทางเทคนิคและหลักการทำงาน:

ในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์ขั้นพื้นฐานเราพบว่าส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองสามขั้นตอนที่มีเครือข่ายของทรานซิสเตอร์สองขั้วหรือ BJT, ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FETs) หรือแอมพลิฟายเออร์ในการทำงาน

บล็อกหรือโมดูลแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวจะเห็นได้ว่ามีขั้วต่อสองขั้วสำหรับป้อนสัญญาณอินพุตและขั้วต่ออีกคู่ที่เอาต์พุตสำหรับรับสัญญาณขยายผ่านลำโพงที่เชื่อมต่ออยู่

หนึ่งในขั้วต่อจากสองขั้วนี้คือขั้วกราวด์และสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นสายสามัญระหว่างอินพุตและขั้นตอนเอาต์พุต

คุณสมบัติสามประการของเครื่องขยายเสียง

คุณสมบัติที่สำคัญสามประการที่เครื่องขยายเสียงในอุดมคติควรมี ได้แก่ :

• ความต้านทานการป้อนข้อมูล (ริน)
• ความต้านทานขาออก (เส้นทาง)
• Gain (A) ซึ่งเป็นช่วงการขยายของเครื่องขยายเสียง

การทำความเข้าใจการทำงานของเครื่องขยายเสียงในอุดมคติ

ความแตกต่างของสัญญาณขยายระหว่างเอาท์พุตและอินพุตเรียกว่าอัตราขยายของเครื่องขยายเสียง เป็นขนาดหรือจำนวนที่เครื่องขยายเสียงสามารถขยายสัญญาณอินพุตข้ามขั้วเอาท์พุทได้

ยกตัวอย่างเช่นหากเครื่องขยายเสียงได้รับการจัดอันดับให้ประมวลผลสัญญาณอินพุต 1 โวลต์เป็นสัญญาณขยาย 50 โวลต์เราจะบอกว่าแอมพลิฟายเออร์มีอัตราขยาย 50 มันก็ง่ายอย่างนั้น
การปรับปรุงสัญญาณอินพุตต่ำให้เป็นสัญญาณเอาต์พุตที่สูงขึ้นนี้เรียกว่า ได้รับ ของเครื่องขยายเสียง หรืออาจเข้าใจได้ว่าเป็นการเพิ่มขึ้นของสัญญาณอินพุตโดยปัจจัย 50

อัตราส่วนกำไร ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของเครื่องขยายเสียงจึงเป็นอัตราส่วนของเอาต์พุตและค่าอินพุตของระดับสัญญาณหรือเพียงแค่กำลังขับหารด้วยกำลังอินพุตและมาจากตัวอักษร 'A' ซึ่งหมายถึงกำลังขยายของเครื่องขยายเสียงด้วย

ประเภทของแอมพลิฟายเออร์ที่ได้รับ การเพิ่มขึ้นของเครื่องขยายเสียงประเภทต่างๆอาจแบ่งได้เป็น:

1. แรงดันไฟฟ้า (ปิด)
2. กำไรปัจจุบัน (Ai)
3. กำลังรับ (Ap)

ตัวอย่างสูตรสำหรับการคำนวณกำไรของเครื่องขยายเสียง ขึ้นอยู่กับกำไร 3 ประเภทข้างต้นคุณสามารถเรียนรู้สูตรการคำนวณเหล่านี้ได้จากตัวอย่างต่อไปนี้:

1. แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ (Av) = แรงดันขาออก / แรงดันไฟฟ้าขาเข้า = Vout / Vin
2. Current Gain (Ai) = กระแสไฟขาออก / กระแสไฟขาเข้า = Iout / Iin
3. Power Gain (Ap) = Av.x.A ผม

สำหรับการคำนวณกำลังไฟฟ้าหรือคุณอาจใช้สูตร:
Power Gain (Ap) = กำลังขับ / กำลังไฟฟ้าเข้า = Aout / Ain

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าตัวห้อย p, v, i ใช้สำหรับการคำนวณกำลังจะถูกกำหนดสำหรับการระบุชนิดของการรับสัญญาณเฉพาะที่กำลังทำงานอยู่

แสดงเดซิเบล

คุณจะพบวิธีการแสดงกำลังขยายของเครื่องขยายเสียงอีกวิธีหนึ่งซึ่งมีหน่วยเป็นเดซิเบลหรือ (dB)
หน่วยวัดหรือปริมาณเบล (B) คือหน่วยลอการิทึม (ฐาน 10) ที่ไม่มีหน่วยวัด
อย่างไรก็ตามเดซิเบลอาจมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการใช้งานจริงดังนั้นเราจึงใช้เดซิเบลรุ่นที่ต่ำกว่า (dB) สำหรับการคำนวณเครื่องขยายเสียง
ต่อไปนี้เป็นสูตรบางส่วนที่สามารถใช้ในการวัดอัตราขยายของเครื่องขยายเสียงเป็นเดซิเบล:

1. แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับเป็น dB: off = 20 * log (ปิด)
2. กำไรปัจจุบันเป็น dB: ai = 20 * log (Ai)
3. กำลังรับใน dB: ap = 10 * log (Ap)

ข้อเท็จจริงบางประการเกี่ยวกับการวัด dB
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ากำลังไฟฟ้ากระแสตรงของเครื่องขยายเสียงเป็น 10 เท่าของบันทึกทั่วไปของอัตราส่วนเอาต์พุต / อินพุตในขณะที่กระแสและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 20 เท่าของบันทึกทั่วไปของอัตราส่วน

นี่หมายความว่าเนื่องจากมีส่วนเกี่ยวข้องกับมาตราส่วนบันทึกจึงไม่สามารถถือว่าอัตราขยาย 20dB เป็นสองเท่าของ 10dB เนื่องจากลักษณะการวัดที่ไม่ใช่เชิงเส้นของเครื่องชั่งล็อก

เมื่อวัดค่าเกนเป็นเดซิเบลค่าบวกหมายถึงการได้รับของแอมพลิฟายเออร์ในขณะที่ค่าเดซิเบลติดลบแสดงถึงการสูญเสียอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์

ตัวอย่างเช่นหากระบุ a + 3dB gain จะแสดงว่าได้รับ 2 เท่าหรือ x2 ของเอาต์พุตแอมพลิฟายเออร์เฉพาะ

ในทางกลับกันถ้าผลลัพธ์คือ -3dB แสดงว่าแอมพลิฟายเออร์สูญเสียกำไร 50% หรือการวัดการสูญเสีย x0.5 ในการเพิ่ม สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่า half-power point หมายถึง -3dB ต่ำกว่ากำลังสูงสุดที่ทำได้โดยเทียบกับ 0dB ซึ่งเป็นเอาต์พุตสูงสุดที่เป็นไปได้จากเครื่องขยายเสียง

การคำนวณแอมพลิฟายเออร์

คำนวณแรงดันกระแสและกำลังรับของแอมพลิฟายเออร์ตามข้อกำหนดต่อไปนี้: สัญญาณอินพุต = 10mV @ 1mA สัญญาณเอาต์พุต = 1V @ 10mA นอกจากนี้ค้นหาอัตราขยายของเครื่องขยายเสียงโดยใช้ค่าเดซิเบล (dB)

วิธีการแก้:

เมื่อใช้สูตรที่เรียนรู้ข้างต้นเราสามารถประเมินผลกำไรประเภทต่างๆที่เกี่ยวข้องกับเครื่องขยายเสียงตามข้อกำหนดอินพุตเอาต์พุตในมือ:

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ (Av) = แรงดันขาออก / แรงดันไฟฟ้าขาเข้า = Vout / Vin = 1 / 0.01 = 100
Current Gain (Ai) = กระแสไฟขาออก / กระแสไฟขาเข้า = Iout / Iin = 10/1 = 10
Power Gain (Ap) = Av. x ก ผม = 100 x 10 = 1,000

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เป็นเดซิเบลเราใช้สูตรที่เกี่ยวข้องตามที่ระบุด้านล่าง:

av = 20logAv = 20log100 = 40dB ai = 20logAi = 20log10 = 20dB

ap = 10log Ap = 10log1000 = 30dB

แผนกเครื่องขยายเสียง

เครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็ก: ในส่วนที่เกี่ยวกับรายละเอียดกำลังรับและแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงเป็นไปได้ที่เราจะแบ่งย่อยออกเป็นสองประเภทที่หลากหลาย

ประเภทแรกเรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็ก เครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็กเหล่านี้มักใช้ในขั้นตอนของ preamplifier แอมป์เครื่องมือวัดเป็นต้น

แอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการระดับสัญญาณนาทีที่อินพุตภายในช่วงไมโครโวลต์บางตัวเช่นจากอุปกรณ์เซ็นเซอร์หรืออินพุตสัญญาณเสียงขนาดเล็ก

เครื่องขยายสัญญาณขนาดใหญ่: แอมพลิฟายเออร์ประเภทที่สองได้รับการตั้งชื่อเป็นแอมพลิฟายเออร์สัญญาณขนาดใหญ่และตามชื่อที่แสดงถึงสิ่งเหล่านี้ถูกใช้ในแอพพลิเคชั่นเพาเวอร์แอมป์เพื่อให้ได้ช่วงการขยายสัญญาณขนาดใหญ่ ในแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้สัญญาณอินพุตมีขนาดค่อนข้างใหญ่เพื่อให้สามารถขยายสัญญาณได้มากสำหรับการสร้างซ้ำและขับเคลื่อนให้เป็นลำโพงที่ทรงพลัง

Power Amplifiers ทำงานอย่างไร

เนื่องจากเครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็กได้รับการออกแบบมาเพื่อประมวลผลแรงดันไฟฟ้าขาเข้าขนาดเล็กจึงเรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามเมื่อจำเป็นต้องใช้เครื่องขยายเสียงในการทำงานกับแอปพลิเคชั่นกระแสสลับสูงที่เอาท์พุทเช่นการใช้งานมอเตอร์หรือการใช้งานซับวูฟเฟอร์เครื่องขยายเสียงจะหลีกเลี่ยงไม่ได้

โดยส่วนใหญ่แล้วเพาเวอร์แอมป์ถูกใช้เป็นเครื่องขยายเสียงสำหรับการขับลำโพงขนาดใหญ่และเพื่อให้ได้แอมพลิฟายเออร์ระดับเสียงเพลงขนาดใหญ่และเอาต์พุตระดับเสียง

เพาเวอร์แอมป์ต้องการไฟ DC ภายนอกสำหรับการทำงานและกำลังไฟฟ้ากระแสตรงนี้ถูกใช้เพื่อให้ได้กำลังขยายกำลังสูงที่ต้องการที่เอาต์พุต โดยปกติไฟ DC จะได้มาจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงกระแสสูงผ่านหม้อแปลงหรือหน่วยที่ใช้ SMPS

แม้ว่าเพาเวอร์แอมป์จะสามารถเพิ่มสัญญาณอินพุตที่ต่ำกว่าให้เป็นสัญญาณเอาท์พุตสูงได้ แต่ขั้นตอนนี้ไม่มีประสิทธิภาพ เป็นเพราะในกระบวนการสูญเสียพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงจำนวนมากในรูปแบบของการกระจายความร้อน

เราทราบดีว่าแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติจะให้เอาต์พุตเกือบเท่ากับกำลังไฟที่ใช้ไปซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพ 100% อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติดูเหมือนจะค่อนข้างห่างไกลและอาจไม่เป็นไปได้เนื่องจากการสูญเสียพลังงาน DC โดยธรรมชาติจากอุปกรณ์ไฟฟ้าในรูปแบบของความร้อน

ประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียง จากข้อพิจารณาข้างต้นเราสามารถแสดงประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงได้ดังนี้:

ประสิทธิภาพ = เครื่องขยายเสียงกำลังขับ / เครื่องขยายเสียงการใช้ DC = Pout / Pin

เครื่องขยายเสียงในอุดมคติ

จากการอ้างอิงถึงการสนทนาข้างต้นอาจเป็นไปได้ที่เราจะสรุปเกี่ยวกับลักษณะสำคัญของเครื่องขยายเสียงในอุดมคติ โดยเฉพาะดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

อัตราขยาย (A) ของเครื่องขยายเสียงในอุดมคติควรคงที่โดยไม่คำนึงถึงสัญญาณอินพุตที่แตกต่างกัน

1. อัตราขยายจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงความถี่ของสัญญาณอินพุตทำให้การขยายเอาต์พุตยังคงไม่ได้รับผลกระทบ
2. เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ไม่มีเสียงรบกวนใด ๆ ในระหว่างขั้นตอนการขยายสัญญาณในทางกลับกันมันรวมคุณสมบัติการลดเสียงรบกวนเพื่อยกเลิกเสียงรบกวนที่เป็นไปได้ที่เกิดขึ้นผ่านแหล่งอินพุต
3. มันยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบหรืออุณหภูมิบรรยากาศ
4. การใช้งานเป็นเวลานานมีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยและยังคงสม่ำเสมอ

การจำแนกประเภทเครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์

ไม่ว่าจะเป็นแอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าหรือเพาเวอร์แอมป์สิ่งเหล่านี้ถูกจัดประเภทตามลักษณะสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต ทำได้โดยการวิเคราะห์การไหลของกระแสที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณอินพุตและเวลาที่ต้องใช้ในการส่งออก

จากการกำหนดค่าวงจรของพวกเขาเพาเวอร์แอมป์สามารถแบ่งตามลำดับตัวอักษรได้ พวกเขาได้รับมอบหมายให้มีชั้นเรียนการปฏิบัติงานที่แตกต่างกันเช่น:

คลาส 'A'
คลาส 'B'
คลาส 'C'
คลาส 'AB' และอื่น ๆ

สิ่งเหล่านี้อาจมีคุณสมบัติตั้งแต่การตอบสนองเอาต์พุตเชิงเส้น แต่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำไปจนถึงการตอบสนองเอาต์พุตที่ไม่ใช่เชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพสูง

ไม่มีแอมพลิฟายเออร์คลาสใดที่สามารถแยกแยะได้ว่าแย่กว่าหรือดีกว่ากันเนื่องจากแต่ละคลาสมีแอพพลิเคชั่นเฉพาะของตัวเองขึ้นอยู่กับความต้องการ

คุณอาจพบประสิทธิภาพการแปลงที่ดีที่สุดสำหรับแต่ละสิ่งเหล่านี้และความนิยมสามารถระบุได้ตามลำดับต่อไปนี้:

แอมพลิฟายเออร์คลาส 'A': โดยทั่วไปประสิทธิภาพจะต่ำกว่าน้อยกว่า 40% แต่อาจแสดงเอาต์พุตสัญญาณเชิงเส้นที่ดีขึ้น

แอมพลิฟายเออร์คลาส 'B': อัตราประสิทธิภาพอาจเป็นสองเท่าของคลาส A โดยประมาณ 70% เนื่องจากอุปกรณ์แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานอยู่เท่านั้นที่ใช้พลังงานทำให้ใช้พลังงานเพียง 50%

แอมพลิฟายเออร์คลาส 'AB': แอมพลิฟายเออร์ในประเภทนี้มีระดับประสิทธิภาพอยู่ระหว่างคลาส A และคลาส B แต่การสร้างสัญญาณนั้นแย่กว่าเมื่อเทียบกับคลาส A

แอมพลิฟายเออร์คลาส 'C': สิ่งเหล่านี้ถือว่ามีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในแง่ของการใช้พลังงาน แต่การสร้างสัญญาณนั้นแย่ที่สุดโดยมีความผิดเพี้ยนมากทำให้การจำลองลักษณะของสัญญาณอินพุตไม่ดีมาก

Class A Amplifiers ทำงานอย่างไร:

แอมพลิฟายเออร์คลาส A มีทรานซิสเตอร์แบบเอนเอียงภายในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ซึ่งทำให้สามารถขยายสัญญาณอินพุตได้อย่างแม่นยำที่เอาต์พุต

เนื่องจากคุณสมบัติการให้น้ำหนักที่สมบูรณ์แบบนี้จึงไม่อนุญาตให้ทรานซิสเตอร์ลอยไปยังบริเวณที่ถูกตัดออกหรือเกินความอิ่มตัวส่งผลให้การขยายสัญญาณได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างถูกต้องและอยู่กึ่งกลางระหว่างข้อ จำกัด ด้านบนและด้านล่างที่ระบุดังที่แสดงในด้านล่าง ภาพ:

ในคอนฟิกูเรชันคลาส A ชุดทรานซิสเตอร์ที่เหมือนกันจะถูกนำไปใช้กับสองครึ่งหนึ่งของรูปคลื่นเอาท์พุต และขึ้นอยู่กับชนิดของการให้น้ำหนักที่ใช้ทรานซิสเตอร์กำลังขับจะแสดงผลในตำแหน่งเปิดสวิตช์เสมอไม่ว่าจะใช้สัญญาณอินพุตหรือไม่ก็ตาม

ด้วยเหตุนี้แอมพลิฟายเออร์คลาส A จึงมีประสิทธิภาพที่ต่ำมากในแง่ของการใช้พลังงานเนื่องจากการส่งมอบพลังงานไปยังเอาต์พุตที่แท้จริงจะถูกขัดขวางเนื่องจากการสูญเสียส่วนเกินผ่านการกระจายอุปกรณ์

ด้วยสถานการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นแอมพลิฟายเออร์คลาสสามารถมองเห็นได้เสมอว่ามีทรานซิสเตอร์กำลังขับที่ให้ความร้อนมากกว่าแม้ว่าจะไม่มีสัญญาณอินพุตก็ตาม

แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณอินพุต DC (Ic) จากแหล่งจ่ายไฟจะได้รับอนุญาตให้ไหลผ่านทรานซิสเตอร์กำลังซึ่งอาจเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านลำโพงเมื่อมีสัญญาณอินพุต สิ่งนี้ทำให้เกิดทรานซิสเตอร์ที่ 'ร้อน' อย่างต่อเนื่องและสิ้นเปลืองพลังงาน

การทำงานของเครื่องขยายเสียง Class B

ในทางตรงกันข้ามกับการกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์คลาส A ซึ่งขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์กำลังตัวเดียวคลาส B จะใช้ BJT เสริมคู่ในแต่ละครึ่งส่วนของวงจร สิ่งเหล่านี้อาจอยู่ในรูปแบบของ NPN / PNP หรือ N-channel mosfet / P-channel mosfet)

ที่นี่ทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งได้รับอนุญาตให้ดำเนินการเพื่อตอบสนองต่อวงจรรูปคลื่นครึ่งหนึ่งของสัญญาณอินพุตในขณะที่ทรานซิสเตอร์อีกตัวจะจัดการกับอีกครึ่งหนึ่งของรูปคลื่น

สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าทรานซิสเตอร์แต่ละตัวในทั้งคู่ดำเนินการเป็นเวลาครึ่งหนึ่งของเวลาภายในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่และครึ่งหนึ่งของเวลาในบริเวณที่ถูกตัดออกทำให้สามารถมีส่วนร่วมในการขยายสัญญาณได้เพียง 50%

ซึ่งแตกต่างจากแอมพลิฟายเออร์คลาส A ในแอมพลิฟายเออร์คลาส B ทรานซิสเตอร์กำลังจะไม่เอนเอียงกับ DC โดยตรง แต่การกำหนดค่าจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะดำเนินการเฉพาะในขณะที่สัญญาณอินพุตสูงกว่าแรงดันตัวปล่อยฐานซึ่งอาจอยู่ที่ประมาณ 0.6V สำหรับซิลิกอน BJT

นี่หมายความว่าเมื่อไม่มีสัญญาณอินพุต BJT จะยังคงปิดอยู่และกระแสเอาต์พุตจะเป็นศูนย์ และด้วยเหตุนี้สัญญาณอินพุตเพียง 50% เท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้ป้อนเอาต์พุตที่อินสแตนซ์ใดก็ได้ทำให้ได้อัตราประสิทธิภาพที่ดีขึ้นมากสำหรับแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ สามารถเห็นผลลัพธ์ได้ในแผนภาพต่อไปนี้:

เนื่องจากไม่มีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงของ DC สำหรับการให้น้ำหนักทรานซิสเตอร์กำลังในแอมพลิฟายเออร์คลาส B เพื่อเริ่มต้นการนำกระแสเพื่อตอบสนองต่อรอบรูปคลื่น +/- ครึ่งหนึ่งจึงมีความจำเป็นสำหรับฐาน / ตัวปล่อย Vbe เพื่อให้ได้รับศักยภาพที่สูงกว่า 0.6V (ค่าการให้น้ำหนักฐานมาตรฐานสำหรับ BJT)

เนื่องจากข้อเท็จจริงข้างต้นแสดงให้เห็นว่าในขณะที่รูปคลื่นเอาต์พุตอยู่ต่ำกว่าเครื่องหมาย 0.6V จะไม่สามารถขยายและสร้างซ้ำได้

สิ่งนี้ก่อให้เกิดพื้นที่บิดเบี้ยวสำหรับรูปคลื่นเอาท์พุตในช่วงที่ BJT ตัวใดตัวหนึ่งปิดและรอให้อีกอันหนึ่งเปิดอีกครั้ง

สิ่งนี้ส่งผลให้ส่วนเล็ก ๆ ของรูปคลื่นอยู่ภายใต้ความผิดเพี้ยนเล็กน้อยในช่วงข้ามช่วงเวลาหรือช่วงการเปลี่ยนแปลงใกล้กับจุดตัดเป็นศูนย์เมื่อการเปลี่ยนจากทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งไปเป็นอีกคู่เกิดขึ้นระหว่างคู่เสริม

การทำงานของเครื่องขยายเสียง Class AB

แอมพลิฟายเออร์คลาส AB ถูกสร้างขึ้นโดยใช้คุณสมบัติผสม f จากการออกแบบวงจรคลาส A และคลาส B ดังนั้นชื่อคลาส AB

แม้ว่าการออกแบบ Class AB จะทำงานร่วมกับ BJT เสริมคู่หนึ่ง แต่ขั้นตอนการส่งออกจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการให้น้ำหนักของ BJT กำลังได้รับการควบคุมให้อยู่ใกล้กับเกณฑ์การตัดในกรณีที่ไม่มีสัญญาณอินพุต

ในสถานการณ์เช่นนี้ทันทีที่รับรู้สัญญาณอินพุตทรานซิสเตอร์จะทำงานตามปกติในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ดังนั้นจึงยับยั้งความเป็นไปได้ที่จะเกิดการบิดเบือนข้ามซึ่งโดยปกติจะแพร่หลายในการกำหนดค่าคลาส B อย่างไรก็ตามอาจมีการดำเนินการในปัจจุบันของนักสะสมใน BJT จำนวนเล็กน้อยจำนวนนี้อาจถือว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการออกแบบคลาส A

แอมพลิฟายเออร์ประเภทคลาส AB มีอัตราประสิทธิภาพที่ดีขึ้นมากและการตอบสนองเชิงเส้นเมื่อเทียบกับคลาส A

รูปคลื่นเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง Class AB

คลาสของแอมพลิฟายเออร์เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งขึ้นอยู่กับว่าทรานซิสเตอร์มีความเอนเอียงอย่างไรผ่านแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตสำหรับการใช้กระบวนการขยายสัญญาณ

มันขึ้นอยู่กับขนาดของรูปคลื่นสัญญาณอินพุตที่ใช้สำหรับทรานซิสเตอร์ในการดำเนินการและปัจจัยด้านประสิทธิภาพซึ่งพิจารณาจากปริมาณพลังงานที่ใช้จริงในการส่งเอาต์พุตและ / หรือที่เสียไปจากการกระจาย

ในส่วนที่เกี่ยวกับปัจจัยเหล่านี้เราสามารถสร้างรายงานเปรียบเทียบที่แสดงความแตกต่างระหว่างคลาสต่างๆของแอมพลิฟายเออร์ดังแสดงในตารางต่อไปนี้

จากนั้นเราสามารถเปรียบเทียบระหว่างการจำแนกประเภทเครื่องขยายเสียงที่พบบ่อยที่สุดในตารางต่อไปนี้

คลาสเพาเวอร์แอมป์

ความคิดสุดท้าย

หากเครื่องขยายเสียงไม่ได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องเช่นการออกแบบแอมพลิฟายเออร์คลาส A อาจต้องใช้ฮีทซิงค์จำนวนมากบนอุปกรณ์จ่ายไฟพร้อมกับพัดลมระบายความร้อนสำหรับการทำงาน การออกแบบดังกล่าวจะต้องมีอินพุตแหล่งจ่ายไฟที่ใหญ่ขึ้นเพื่อชดเชยพลังงานจำนวนมากที่สูญเสียไปกับความร้อน ข้อเสียทั้งหมดดังกล่าวสามารถทำให้แอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวไม่มีประสิทธิภาพมากซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เสื่อมสภาพทีละน้อยและในที่สุดก็ล้มเหลว

ดังนั้นจึงอาจแนะนำให้เลือกใช้เครื่องขยายเสียงคลาส B ที่ออกแบบมาให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าประมาณ 70% เมื่อเทียบกับเครื่องขยายเสียงคลาส A 40% กล่าวว่าแอมพลิฟายเออร์คลาส A อาจให้การตอบสนองเชิงเส้นมากขึ้นด้วยการขยายและการตอบสนองความถี่ที่กว้างขึ้นแม้ว่าจะมาพร้อมกับราคาของการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมากก็ตาม