27 - Třídy zesilovačů, výkonový zesilovač ve třídě A

Zesilovací prvky se dělí do tříd a tyto třídy rozlišujeme do tří skupin.

Přejděme na popis jednotlivých tříd:


Třídy zesilovačů:

Typ třídy se určuje podle umístění pracovního bodu na převodní charakteristice. Jednotlivé třídy jsou na následujících obrázcích (ideální výstupní signál je při sinusovém vstupním signálu):


Třída A - pracovní bod je umístěn zhruba uprostřed lineární části převodní charakteristiky (obr. A). Vlastnosti: malé zkreslení a malá účinnost (ideálně 50%, v praxi cca 35 - 45%). Užití: hlavně jednočinné zesilovače.

Třída B - pracovní bod je umístěn v bodě zániku kolektorového proudu Ic (obr. B). Vlastnosti: značné zkreslení, velká účinnost (cca 75%). Užití: hlavně dvojčinné zesilovače.

Třída C - pracovní bod je umístěn hluboko za bodem zániku kolektorového proudu Ic (obr. C). Vlastnosti: velmi vysoké zkreslení, velmi vysoká účinnost (cca 90%). Užití: pro vf aplikace (např. vysílače, apod.).

Třída AB - pracovní bod je umístěn v „koleně“ převodní charakteristiky, aby přes tranzistor tekl trvale určitý malý klidový proud (obr. AB). Vlastnosti: vysoké zkreslení (závislé na poloze pracovního bodu), velká účinnost (cca dto třída B, tj. cca 75%). Užití: hlavně dvojčinné zesilovače.

Výkonový zesilovač třídy A

Výkonové zesilovače - úvod:

Výkonové (koncové) zesilovače zabezpečují dodání potřebného výkonu zátěži zesilovače (např. reproduktoru) při požadovaném činiteli nelineárního zkreslení kn. Základními parametry koncových zesilovačů jsou:

- výstupní výkon P2;

- činitel nelineárního zkreslení kn;

- šířka přenášeného pásma B = fh - fd;

- účinnost .

Koncové zesilovače mohou pracovat v transformátorovém zapojení jako jednočinné nebo dvojčinné. Jednočinné výkonové zesilovače pracují výhradně ve třídě A a dvojčinné výkonové zesilovače pracují ve třídě A, B nebo AB. O jednotlivých třídách zesilovačů a dvojčinných zesilovačích viz otázka č. 34. Dvojčinný zesilovač a třídy zesilovačů.

NFJZ - zesilovač třídy A:

Pracovní bod je v této třídě umístěn zhruba uprostřed lineární části převodní charakteristiky (obr. C). Zesilovač v této třídě má malé nelineární zkreslení kn a malou účinnost (ideálně 50%, v praxi cca 35 - 45%). Tato třída se v podstatě používá výhradně pro jednočinné zesilovače.

NFJZ - popis:

Nízkofrekvenční jednočinné koncové výkonové zesilovače (NFJZ) jsou zesilovače, které pracují výhradně v zapojení se společným emitorem ve třídě A. Tyto zesilovače využívají maximální část své amplitudové charakteristiky. Od zesilovačů velkých signálů se požaduje maximální výstupní výkon P2 a maximálně velká účinnost , minimální nelineární zkreslení kn a potřebná šířka pásma B.

Obvyklá zátěž zesilovače s malým odporem (např. reproduktor) se transformuje výstupním transformátorem na vhodnou větší hodnotu. Základní zapojení NFJZ je na následujícím obrázku (obr. A):












Nepřichází-li do zesilovače vstupní signál, prochází zesilovačem pouze klidový stejnosměrný proud Icp, kterým vznikne na kolektoru tranzistoru T napětí Ucp. Těmito hodnotami je určena poloha klidového pracovního bodu Po (obr. B) a tím i popř. poloha stejnosměrné zatěžovací přímky Rss.

Volba pracovního bodu Po je omezena maximální kolektorovou ztrátou Pcmax (hyperbolou kolektorové ztráty), přípustným maximálním proudem Icmax, maximálním napětím kolektor - emitor Ucemax, odporem vstupního a výstupního vinutí transformátoru (r1 a r2) a kolektorovými charakteristikami tranzistoru.

Dynamická zatěžovací přímka Rdyn je určena odporem zátěže Rz a odporem vinutí transformátoru r1 a r2.

Aby nedocházelo ke zkreslení výstupního proudu a napětí omezením na tranzistoru, můžeme volit maximální rozkmit obou těchto obvodových veličin pouze v následujícím maximálním rozmezí:

Polohu klidového bodu tranzistoru volíme nejlépe uprostřed maximálního rozkmitu:

Hodnoty napětí Ucp a proudu Icp nám vymezují ve výstupní charakteristice zesilovače obdélník (obr. B), jehož polovina (tj. trojúhelník) určuje výstupní výkon P2 zesilovače. Účinnost však není ideálních 50%, ale cca 35 až 45%.


NFJZ - vlastnosti, užití:

Vlastnosti: budící signálové napětí > 1V; procházející proudy cca jednotky A; malé nelineární zkreslení; malá účinnost (ideálně 50%, v praxi cca 35 - 45%).

Užití: koncové výkonové zesilovače v různých přístrojích


Nelineární zkreslení:

Je-li zesilovač buzen harmonickým signálem lze výstupní veličiny - napětí U2 a proud I2, rozložit podle Fouriera na řadu harmonických složek. Činitel nelineárního zkreslení kn je pak definován jako poměr efektivní hodnoty uvažované výstupní veličiny bez základního harmonické (1. harmonická) k efektivní hodnotě základní harmonické (1. harmonické); pak tedy platí:

- pro proud:

- pro napětí:


dlabos.wz.cz