يتم تصنيف مضخمات الطاقة وفقًا لكيفية عملها، وتحديدًا وفقًا لقطاع ومدة توصيل دورة الإدخال. يتم تصنيف مضخمات الطاقة إلى الفئات A وAB وC وD وE. وستوفر هذه المقالة تحليلاً شاملاً لمكبرات الصوت من الفئة A.
مكبر للصوت من الفئة أ
يقوم مضخم الطاقة من الفئة A بتوصيل التيار بشكل مستمر طوال دورة إشارة الإدخال بأكملها. نظرًا لكفاءتها المنخفضة، فإن فئة مكبر الصوت هذه أقل استخدامًا في مراحل الطاقة الأعلى.
مبدأ العمل لمكبر الصوت من الفئة أ
الغرض الرئيسي من مكبرات الصوت من الفئة A هو تقليل وجود الضوضاء من خلال ضمان بقاء شكل موجة الإشارة ضمن المنطقة غير الخطية لخاصية دخل الترانزستور، أي بين 0V و0.6V. الترتيب الأساسي لمكبر الصوت من الفئة A موضح أدناه:
في مكبرات الصوت من الفئة A، يتم تبديد جزء كبير من الطاقة المولدة بواسطة مكبر الصوت على شكل حرارة، مما يؤدي إلى هدر. السبب الرئيسي لانخفاض كفاءة مكبرات الصوت من الفئة A هو الانحياز المستمر للترانزستورات، مما يؤدي إلى تدفق تيار صغير حتى في حالة عدم وجود إشارة دخل.
يمكن أيضًا أن تكون مكبرات الصوت من الفئة A مقترنة بشكل مباشر. يقوم مكبر الصوت من الفئة A المقترنة مباشرة بتوصيل الحمل إلى مخرج الترانزستور باستخدام محول. يعمل محول الاقتران على تسهيل مطابقة المعاوقة الفعالة بين الحمل والإخراج، وبالتالي يعمل كمساهم رئيسي في زيادة الكفاءة.
تشتمل الدائرة على مقاومات مقسم الجهد R1 وR2، بالإضافة إلى مقاومة متحيزة وباعث Re، والتي تعمل على تثبيت الدائرة. يتم توصيل مكثف الالتفافية CE والمقاوم Re على التوازي عند الباعث لتقليل التأثيرات العابرة. يعمل مكثف الإدخال، المعروف أيضًا باسم مكثف الاقتران (Cin)، على ربط جهد التيار المتردد لإشارة الدخل بقاعدة الترانزستور مع منع تيار التيار المستمر من المرحلة السابقة من المرور.
من حيث المبدأ، فإن تدفق التيار يكون من خلال الحمل المقاوم للمجمع، مما يؤدي إلى تبديد تيار مباشر فيه. لذلك، يتم تحويل طاقة التيار المباشر (DC) إلى طاقة حرارية داخل الحمل دون توليد خرج طاقة التيار المتردد (AC). ومع ذلك، لا ينصح بنقل التيار الكهربائي مباشرة من خلال جهاز الإخراج. لذلك، لتحقيق هذا الهدف، يتم تطبيق تكوين محدد باستخدام محول مناسب لإنشاء اتصال بين الحمل ومكبر الصوت، كما هو موضح في الرسم البياني المذكور أعلاه.
مقاومة مطابقة
تتضمن عملية تحقيق مطابقة المعاوقة تغيير ممانعة خرج مكبر الصوت بطريقة تتناسب مع ممانعة الإدخال الخاصة به.
يمكن تحقيق مطابقة المعاوقة عن طريق اختيار عدد اللفات في الملف الرئيسي بعناية للتأكد من أن إجمالي ممانعته يتطابق مع ممانعة خرج الترانزستور. وبالمثل، يجب اختيار عدد اللفات في الملف الثانوي لإنشاء ممانعة صافية تطابق ممانعة الدخل أيضًا.
خصائص الإخراج
استناداً إلى الرسم البياني أدناه، فمن الواضح أن نقطة Q تم وضعها بدقة في منتصف خط حمل التيار المتردد ويظل الترانزستور موصلاً طوال شكل موجة الإدخال. الحد الأقصى للكفاءة هو 50% في مكبرات الصوت من الفئة A.
في التطبيقات العملية، يمكن تقليل كفاءة النظام بشكل كبير، ربما يصل إلى 25%، بسبب عوامل مثل الاقتران السعوي ووجود الأحمال الحثية مثل مكبرات الصوت. بمعنى آخر، يتم إهدار ما يقرب من 75% من الطاقة داخل مكبر الصوت. يحدث جزء كبير من تبديد الطاقة على شكل حرارة داخل المكونات النشطة، وخاصة الترانزستورات.
خاتمة
تعمل مكبرات الصوت من الفئة A على تضخيم وتوصيل إشارة الإدخال الكاملة عند الإخراج. إنها تعمل دون أي انقطاع ولها تكوين بسيط للغاية. ومع ذلك، نظرًا للتشغيل المستمر، فهي عرضة لفقدان الطاقة وتتطلب أحواضًا حرارية للتخفيف من آثار التسخين.