Klase rada pojačala

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretraživanje

Aktivni elektronički elemeti kao što su elektronska cijev, bipolarni ili unipolarni tranzistor ne mogu kao takvi sami obavljati funkciju pojačanja električnog signala, već im je u tu svrhu potrebno postaviti odgovarajuće istosmjerne napone i struje u tzv. radnu točku. Radna točka pobliže određuje dinamičke karakteristike sklopa, a uz njezin položaj na izlaznoj karakteristici aktivnog elementa povezan je i pojam klase u kojoj djeluje elektronički sklop.

A klasa[uredi VE | uredi]

Radni pravac i način rada u A klasi.

U A klasi su svojevremeno u starijim radio prijemnicima radila i pojačala s elektronskim cijevima, gdje je izlazna elektronska cijev preko izlaznog transformatora pobuđivala dinamički zvučnik na reprodukciju. Danas, međutim, rad u A klasi karakterističan je prije svega za sve vrste pretpojačala, oscilatora i sličnih elektroničkih sklopova, gdje sklop na svom izlazu treba dati obje poluperiode izmjeničnog električnog signala (slika desno) i gdje je radno područje aktivnog elementa ograničeno s jedne strane naponom ispravljača, a s druge područjem zasićenja aktivnog elektroničkog elementa. Za pojačala A klase karakteristično je da i u odsustvu električnog signala kroz pojačalo teče istosmjerna električna struja I0 koja je jednaka:

gdje je Ub napon ispravljača, a R radni otpor u izlaznom krugu aktivnog elektroničkog elementa. Pojačalo snage u A klasi ima jednak potrošak električne energije, nezavisno od prisustva električnog signala na njegovu ulazu, odn. izlazu. Faktor iskorištenja u idealnim uvjetima iznosi 25% i dat je omjerom korisne snage na zvučniku u odnosu na potrošenu snagu uzetu iz ispravljača. U realnim uvjetima nešto je manji od 25% što ovisi o izlaznim karakteristikama aktivnog elektroničkog elementa.

B klasa[uredi VE | uredi]

Radni pravac i način rada u B klasi.

Kako bi se smanjio potrošak električne energije u odsustvu električnog signala i povećao faktor iskorištenja, izvode se protutaktna pojačala u B klasi, gdje jedan aktivni elektronički element u izlaznom krugu sklopa propušta na opterećenje jednu poluperiodu električnog signala (na pr. pozitivnu), a drugi aktivni elektronički element propušta drugu poluperiodu električnog signala (negativnu) U odsustvu pobudnog napona na ulazu pojačala kroz aktivne izlazne elektroničke elemente uopće ne teče istosmjerna struja.

U idealnim uvjetima faktor iskorištenja pojačala snage u B klasi je oko 78,5%. Međutim, u stvarnim okolnostima faktor iskorištenja je nešto manji i ovisan je neposredno o izlaznim karakteristikama aktivnih elektroničkih elemenata.

Nedostatak izlaznih pojačala u B klasi je što ona, kada se koriste za reprodukciju govora i glazbe, imaju manje ili više zamjetno tzv. prijelazno izobličenje koje se javlja naročito kod pojačala s bipolarnim tranzistorima, gdje je ono posljedica specifične ulazne Ube/Ib karakteristike. Navedeni nedostatak uklanja se na način da se i u odsustvu pobudnog signala kroz izlazne tranzistore propušta određena istosmjerna struja te govorimo o izlaznim pojačalima u AB klasi.

AB klasa[uredi VE | uredi]

Radni pravac i način rada u AB klasi.

Izlazna pojačala koja rade u AB klasi također se isključivo izvode kao protutaktna pojačala gdje valja napomenuti da u izlaznom krugu mogu postojati i više simetričnih parova aktivnih elektroničkih elemenata, što naravno vrijedi i za B klasu.

U odsustvu električnog pobudnog signala kroz izlazne aktivne elektroničke elemente teče, dakle, neka određena istosmjerna struja mirovanja koja određuje faktor iskorištenja pojačala. Navedena struja može biti vrlo mala, niti 0,5% maksimalne izlazne struje koju pojačalo treba predati opterećenju te pojačalo može raditi praktički na rubu B klase.

Pomicanjem radne točke koja odgovara većoj istosmjernoj struji mirovanja izlazni stupanj radi u sve linearnijem području, no istovremeno mu opada faktor iskorištenja te u drugoj krajnosti se pojačalo u AB klasi približava režimu rada pojačala u A klasi. Na taj način u stvarnim prilikama se faktor iskorištenja pojačala snage u AB klasi kreće u realnim uvjetima od kojih 70% do 25%. Izvan tih granica sklop praktički postaje izlazno pojačalo u B, odn. A klasi.

C klasa[uredi VE | uredi]

Radni pravac i način rada u C klasi.


Za A klasu je karakteristično da teretu predaje cjelokupni električni signal tijekom njegova perioda T, dok je za B klasu karakteristično da svaki od izlaznih aktivnih elektroničkih elemenata predaje teretu električni signal samo tijekom polovine njegova perioda (T/2). AB klasa je na neki način kompromis, gdje svaki od aktivnih izlaznih elektroničkih elemenata predaje teretu električni signal u trajanju dužem od T/2, ali kraćem od punog perioda T.

U svrhu povećanja faktora iskorištenja u izlaznim stupnjevima visokofrekventnih uređaja (odašiljači radio stanica, radari i sl.) koristi se rad u C klasi, gdje se izlaznom titrajnom krugu dovodi električni signal koji je kraći od poluperioda T/2.

Na taj način faktor iskorištenja može biti i veći od 90% što je itekako od važnosti u izvedbi, na primjer, odašiljača snage više desetaka ili stotina kW.

U takvim primjenama nije bitna linearnost prijenosa jer se C klasa koristi isključivo u visokofrekventnim sklopovima gdje se titrajnom krugu samo u određenim vremenskim razmacima dovodi dodatna energija kako bi se nadoknadila energija isijana antenom i nadoknadili gubici nastali u titrajnom krugu.

Usporedba A, B, AB i C klase[uredi VE | uredi]

Usporedba A, B, AB i C klase.

Usporedimo li međusobno različite klase pojačala u odnosu na trajanje aktivnosti izlaznog aktivnog elektroničkog elementa, razvidno je (Slika desno) da je kod pojačala u A klasi element aktivan tijekom cijelog perioda T ulaznog, odn. izlaznog signala, kod pojačala u B klasi samo polovinu perioda, kod pojačala u AB klasi između cijelog perioda T i polovine perioda T/2, a u C klasi i znatno manje od polovine perioda T/2.

Posljedično, za razliku od pojačala u A klasi koje se može izvesti i jednim aktivnim elektroničkim elementom, pojačala u B i AB klasi moraju raditi u protutaktnom režimu rada. Kod tzv. ultralinearnih pojačala i pojačala u A klasi rade s protutaktnim izlaznim stupnjem, a iz razloga što kod takvih sklopova nije potreban izlazni transformator.

U slučaju C klase, međutim, dovoljan je na izlazu i samo jedan aktivni elektronički sklop jer ostatak do pune periode izlaznog signala ionako istitrava rezonantni titrajni krug.

D klasa[uredi VE | uredi]

Izlazni signal pojačala u D klasi

Pojačala koja rade u D klasi rade u prekidačkom načinu rada, što znači da izlazni aktivni elektronički element radi kao elektronička sklopka, gdje je odnos vremena trajanja vođenja u odnosu na trajanje vremena nevođenja neposredno ovisan o amplitudi pobudnog napona sustava. O takvom načinu rada govorimo i kao o pulsno-širinskoj modulaciji, gdje D klasa ima vrlo visok faktor iskorištenja koji može dosegnuti i 99%. Uz D klasu možemo spomenuti i E klasu gdje aktivni elektronički elementi rade kao elektroničke sklopke koje impulsno pobuđuju LC titrajni krug na njegovoj karakterističnoj rezonantnoj frekvenciji.

Literatura[uredi VE | uredi]

  • Jelaković T. “Tranzistorska audiopojačala”, Školska knjiga, Zagreb, 1973.
  • S. Turk, “Elektronički sklopovi”, Tehnička knjiga, Zagreb, 1968.
  • Robert Boylestad and Louis Nashelsky "Electronic Devices and Circuit Theory", 7th Edition, Prentice Hall College Division, 1996, ISBN 978-0133757347.