Výkonový zosilňovač je bežný elektronický komponent, ktorý zosilňuje výkon vstupného signálu na požadovaný výstupný výkon. V mnohých aplikáciách sú výkonové zosilňovače potrebné na splnenie špecifických potrieb, ako je bezdrôtová komunikácia, zosilnenie zvuku, radarové systémy a priemyselné riadenie. V tomto príspevku predstavíme základné princípy, klasifikáciu, prevádzkové režimy a aplikácie výkonových zosilňovačov.
Po prvé, základný princíp výkonového zosilňovača
Základným princípom výkonového zosilňovača je zosilnenie výkonu vstupného signálu na požadovaný výstupný výkon. Jeho základný princíp fungovania je nasledovný:
1. Vstupný signál je zosilnený a upravený predzosilňovačom pre následné spracovanie a zosilnenie;
2. Zosilnený signál vstupuje do výkonového zosilňovača na zosilnenie výkonu, ktoré sa zvyčajne realizuje pomocou zariadení, ako sú tranzistory alebo elektrónky s efektom poľa;
3. Výkonový zosilňovač zosilní výkon vstupného signálu na požadovaný výstupný výkon a odošle ho do záťaže;
4. Záťaž prijíma výstup signálu z výkonového zosilňovača a vykonáva zodpovedajúcu činnosť a riadenie podľa potreby.
Po druhé, klasifikácia výkonových zosilňovačov
Podľa rôznych štruktúr obvodov a prevádzkových režimov možno výkonové zosilňovače rozdeliť do nasledujúcich typov:
1. Výkonový zosilňovač triedy A:Výkonový zosilňovač triedy A je bežný typ výkonového zosilňovača, ktorý si vždy zachováva svoj pracovný stav v lineárnej oblasti a má vysokú účinnosť a nízke skreslenie. Keďže však jeho prevádzkový stav je vždy v oblasti nasýtenia, vyžaduje si väčší chladič a napájacie napätie.
2. Výkonový zosilňovač triedy B:Výkonový zosilňovač triedy B je bežný výkonový zosilňovač, jeho pracovný stav v oblasti vypnutia- a prepínania medzi oblasťou nasýtenia, s vysokou účinnosťou a nízkym skreslením. Vyžaduje si však väčší chladič a napájacie napätie kvôli veľkej strate výkonu, keď je jeho prevádzkový stav v oblasti cutoff.
3. Výkonový zosilňovač triedy C:Výkonový zosilňovač triedy C je vysoko účinný výkonový zosilňovač, ktorého prevádzkový stav je vždy v hraničnej oblasti s vysokou účinnosťou a vysokým skreslením. Keďže však vždy pracuje v medznej oblasti, na realizáciu spínacej funkcie sú potrebné veľké induktory a kondenzátory.
4. Výkonový zosilňovač triedy D:Výkonový zosilňovač triedy D je druh vysoko účinného výkonového zosilňovača, jeho pracovný stav je vždy v spínacom stave, s vysokou účinnosťou a vysokým skreslením. Keďže však jeho prevádzkový stav je vždy v spínacom stave, vyžaduje na realizáciu spínacej funkcie väčšie induktory a kondenzátory.
5. Výkonový zosilňovač triedy E:Výkonový zosilňovač triedy E je druh vysoko účinného výkonového zosilňovača, jeho pracovný stav je vždy v spínacom stave, s vysokou účinnosťou a nízkym skreslením. Keďže však jeho prevádzkový stav je vždy v spínacom stave, vyžaduje na realizáciu spínacej funkcie väčšie induktory a kondenzátory.
Po tretie, pracovný režim výkonového zosilňovača
Existujú tri hlavné prevádzkové režimy výkonových zosilňovačov:
1. Režim prevádzky s jedným{1}}ukončením:prevádzkový režim s jedným{0}}záverom je najjednoduchším druhom prevádzkového režimu, ktorý má iba jeden vstupný signál a jeden výstupný signál. V tomto režime je vstupný signál zosilnený a regulovaný predzosilňovačom, potom vstupuje do výkonového zosilňovača na zosilnenie výkonu a nakoniec vystupuje do záťaže. Tento režim má výhody jednoduchosti, spoľahlivosti a nízkych nákladov.
2. Push-režim ťahania:Režim Push-pull je bežný režim prevádzky, ktorý má dva vstupné signály a jeden výstupný signál. V tomto režime sú dva vstupné signály zosilnené a regulované predzosilňovačom, potom vstupujú do výkonového zosilňovača na zosilnenie výkonu a nakoniec vystupujú do záťaže. Tento režim má výhody vysokej účinnosti, stability a menšieho skreslenia.
3. Režim prevádzky mosta:Mostový prevádzkový režim je komplexný prevádzkový režim, ktorý má štyri vstupné signály a jeden výstupný signál. V tomto režime sú štyri vstupné signály zosilnené a regulované predzosilňovačmi, potom vstupujú do výkonového zosilňovača na zosilnenie výkonu a nakoniec vystupujú do záťaže. Tento režim má výhody vysokej účinnosti, stability a menšieho skreslenia.
Po štvrté, aplikácia výkonových zosilňovačov
Výkonové zosilňovače sú široko používané v rôznych oblastiach, nižšie sú niektoré bežné aplikačné scenáre:
1. Bezdrôtová komunikácia:V bezdrôtových komunikačných systémoch sú potrebné výkonové zosilňovače na zosilnenie výkonu vysielaného signálu na prenos do vzdialeného cieľového zariadenia. Bežne používané štandardy bezdrôtovej komunikácie zahŕňajú GSM, CDMA, WCDMA, LTE atď.
2. Zosilnenie zvuku:V audio systémoch sú výkonové zosilňovače potrebné na zosilnenie výkonu audio signálov, aby bolo možné poháňať zariadenia, ako sú reproduktory alebo slúchadlá na prehrávanie zvuku. Medzi bežne používané zvukové štandardy patria MP3, WAV, FLAC atď.
3. Radarový systém:V radarovom systéme sú potrebné výkonové zosilňovače na zosilnenie výkonu radarového signálu, aby bolo možné zistiť vzdialenosť, rýchlosť a polohu cieľového objektu a ďalšie informácie. Bežne používané radarové štandardy zahŕňajú SAR, ISAR, INSAR atď.