Die Klassen und Klassifikationen von Verstärkern mit ihren Anwendungen

Die Klassen und Klassifikationen von Verstärkern mit ihren Anwendungen

In früheren Tagen vor der Erfindung von elektronische Verstärker werden die gekoppelten Kohlenstoffmikrofone als Rohverstärker in Telefonverstärkern verwendet. Das erste elektronische Gerät, das praktisch verstärkt, war die Audion-Vakuumröhre, die 1906 von Lee De Forest erfunden wurde. Der Begriff Verstärker und Verstärkung stammt vom lateinischen Wort amplificare, um zu erweitern oder zu vergrößern. Die Vakuumröhre ist seit 40 Jahren das einzige vereinfachende Gerät und dominierte die Elektronik bis 1947. Wann der erste BJT Auf dem Markt war, hat es eine weitere Revolution in der Elektronik ausgelöst und es ist ein erstes tragbares elektronisches Gerät wie Transistorradio, das im Jahr 1954 entwickelt wurde. Dieser Artikel beschreibt die Klassen und Klassifizierungen von Verstärkern.

Was ist ein Verstärker und eine Klassifizierung von Verstärkern?

Die Verstärker werden einfach als Verstärker bezeichnet. Der Verstärker ist ein elektronisches Gerät, mit dem das Signal von Strom, Spannung und Leistung erhöht wird. Die Funktion des Verstärkers besteht darin, die Leistung von zu verwenden die Stromversorgung und in größerer Höhe steuert es das Ausgangssignal mit Hilfe des Eingangssignals. Ein Verstärker moduliert den Stromausfall basierend auf den Eigenschaften des Eingangssignals. Der Verstärker ist einem Dämpfungsglied ganz entgegengesetzt, wenn der Verstärker die Verstärkung liefert, daher liefert das Dämpfungsglied den Verlust. Der Verstärker ist auch ein diskreter Teil von der Stromkreis was mit dem anderen Gerät fortgesetzt wird.




Verstärker

Verstärker



In allen elektronischen Geräten wird ein Verstärker verwendet. Die Verstärker können in verschiedene Typen eingeteilt werden. Die erste besteht darin, dass die Frequenz des elektronischen Signals verbessert wird. Der nächste ist der Audioverstärker und verstärkt das Signal im Bereich von weniger als 20 kHz, und der HF-Verstärker verstärkt die Hochfrequenzbereiche von 20 kHz bis 300 kHz. Der letzte ist die Stromqualität und die Spannung werden verstärkt

Es gibt verschiedene Arten von Verstärkern, einschließlich eines Stromverstärkers, eines Spannungsverstärkers oder des Transkonduktanzverstärkers und des Transwiderstandsverstärkers. Heutzutage sind die meisten auf dem Markt verwendeten Verstärker Transistoren, aber Vakuumröhren werden auch in einigen Anwendungen verwendet.



Klassifizierung von Verstärkern

Das Klassifizierung von Verstärkern wird im Folgenden gezeigt

  • Eingabe- und Ausgabevariable
  • Gemeinsames Terminal
  • Einseitig und bilateral
  • Invertieren und nicht invertieren
  • Zwischenstufen-Kopplungsmethode
  • Frequenzbereich
  • Funktion

Eingangs- und Ausgangsvariable

Der elektronische Verstärker verwendet nur eine Variable, d. H. Strom oder Spannung. Es kann Strom oder Spannung im Eingang oder entweder im Ausgang verwendet werden. Es gibt vier Arten von Verstärkern, die von der als lineare Analyse verwendeten Quelle abhängen.


Eingang Ausgabe Abhängige Quelle Verstärkertyp Einheiten gewinnen

ich



ich

Stromgesteuerte Stromquelle CCCSStromverstärkerOhne Einheit

ich

V.

Stromgesteuerte Spannungsquelle CCVSTranswiderstandsverstärkerOhm

V.

ich

Spannungsgesteuerte Stromquelle VCCSTransleitfähigkeitsverstärkerSiemens

V.

V.

Spannungsgesteuerte Spannungsquelle VCVSSpannungsverstärkerOhne Einheit

Gemeinsames Terminal

Die Klassifizierung des Verstärkers basiert auf dem Geräteanschluss, der sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsschaltung gemeinsam ist. Im Bipolar Junction Transistor gibt es nämlich drei Klassen. ein gemeinsamer Emitter, eine gemeinsame Basis und ein gemeinsamer Kollektor. Im Fall von Feldeffekttransistor hat es die entsprechenden Konfigurationen wie gemeinsame Quelle, gemeinsames Gate und einen gemeinsamen Drain. Der gemeinsame Emitter liefert am häufigsten eine Verstärkung einer zwischen Basis und Emitter angelegten Spannung. Das Eingangssignal befindet sich zwischen Kollektor und Emitter ist invertiert, es ist relativ zum Eingang. Die gemeinsame Kollektorschaltung wird als Emitterfolger, Quellenfolger und Kathodenfolger bezeichnet.

Einseitig und bilateral

Der Verstärker, dessen Ausgang keine Rückkopplung zur Eingangsseite anzeigt, wird als einseitig bezeichnet. Der einseitige Verstärker der Eingangsimpedanz ist unabhängig von der Last und die Ausgangsimpedanz ist eine unabhängige Signalquellenimpedanz.

Der Verstärker, der die Rückkopplung verwendet, um einen Teil des Ausgangs wieder mit dem Eingang zu verbinden, wird als bilateraler Verstärker bezeichnet. Die Eingangsimpedanz des bilateralen Verstärkers hängt von der Last und der Ausgangsimpedanz der Quellenimpedanz ab. Die linearen unilateralen und bilateralen Verstärker werden als Zwei-Port-Netzwerke bezeichnet.

Invertieren und nicht invertieren

Dabei verwendet die Klassifizierung eines Verstärkers die Phasenbeziehung des Eingangssignals zum Ausgangssignal. Der invertierende Verstärker liefert den Ausgang um 180 Grad phasenverschoben zum Eingangssignal.

Der nichtinvertierende Verstärker setzt die Phase der Eingangssignalwellenformen fort und der Emitter ist ein nichtinvertierender Verstärker. Der Spannungsfolger wird als nichtinvertierender Verstärker bezeichnet und hat eine Einheitsverstärkung.

Zwischenstufen-Kopplungsmethode

Dieser Verstärkertyp wird unter Verwendung der Kopplungsmethode des Signals am Eingang, Ausgang und zwischen den Stufen klassifiziert. Es gibt verschiedene Arten von Methoden im Zwischenstufen-Kopplungsverstärker.

  • Widerstandskapazitiver Kopplungsverstärker
  • Induktiv-kapazitiver Kopplungsverstärker
  • Transformierter Kopplungsverstärker
  • Direktkopplungsverstärker

Klassen von Verstärkern

Es gibt verschiedene Arten von Verstärkerklassen, die im Folgenden erwähnt werden

  • Klasse A Verstärker
  • Klasse B Verstärker
  • Klasse C Verstärker
  • Klasse D Verstärker
  • Klasse AB Verstärker
  • Klasse F Verstärker
  • Klasse S Verstärker
  • Klasse R Verstärker

Klasse A Verstärker

Die Klasse-A-Verstärker sind einfach gestaltete Verstärker, und dieser Verstärker wird meistens häufig als Verstärker verwendet. Grundsätzlich sind die Verstärker der Klasse A aufgrund ihrer geringen Verzerrung die Verstärker der besten Klasse. Dieser Verstärker ist der beste im Audio-Soundsystem und verwendet in den meisten Soundsystemen den Klasse-A-Verstärker. Die Klasse-A-Verstärker werden von den Ausgangsstufenvorrichtungen gebildet, die für den Klasse-A-Betrieb vorgespannt sind. Durch den Vergleich der Verstärker der anderen Klassen mit dem Verstärker der Klasse A wird die höchste Linearität erzielt.

Klasse A Verstärker

Klasse A Verstärker

Um eine hohe Linearität und Verstärkung im Klasse-A-Verstärker zu erzielen, sollte der Ausgang des Klasse-A-Verstärkers für alle Zeiten auf EIN vorgespannt sein. Daher wird der Verstärker als Klasse-A-Verstärker bezeichnet. Der ideale Strom des Nullsignals in der Ausgangsstufe sollte gleich oder größer sein als der maximale Laststrom, der erforderlich ist, um mehr Signalmenge zu erzeugen.

Vorteile

  • Es beseitigt nichtlineare Verzerrungen
  • Es hat eine niedrige Welligkeitsspannung
  • Es ist keine Frequenzkompensation erforderlich
  • Es gibt keine Kreuz- und Schaltverzerrungen
  • Der Spannungs- und Stromverstärker weist eine geringe harmonische Verzerrung auf

Nachteile

  • Die in diesem Verstärker verwendeten Transformatoren sind groß und kostenintensiv
  • Sein Erfordernis von zwei identischen Transistoren

Klasse B Verstärker

Die Verstärker der Klasse B sind die positiven und negativen Hälften der Signale, die den verschiedenen Teilen der Schaltungen zugeordnet sind, und das Ausgabegerät wird kontinuierlich ein- und ausgeschaltet. Die Basisverstärker der Klasse B werden in zwei komplementären Transistoren verwendet, die FET und bipolar sind. Diese zwei Transistoren jeder Hälfte der Wellenform mit ihrem Ausgang sind in einer Push-Pull-Anordnung konfiguriert. Daher hat jeder Verstärker nur die Hälfte der Ausgangswellenform.

Klasse B Verstärker

Klasse B Verstärker

Wenn im Verstärker der Klasse B das Eingangssignal positiv ist, werden der positiv vorgespannte Transistor geleitet und der negative Transistor ausgeschaltet. Wenn das Eingangssignal negativ ist, schaltet der positive Transistor aus und der negativ vorgespannte Transistor wird eingeschaltet. Daher leitet der Transistor die Hälfte der Zeit, wie auch immer es sich um eine positive oder negative Halbwelle des Eingangssignals handelt.

Vorteile

  • Eine gewisse Verzerrung in der Schaltung führt zu mehr Leistung pro Gerät, da keine gleichmäßigen Harmonischen vorhanden sind
  • Die Verwendung eines Push-Pull-Systems im Verstärker der Klasse B eliminiert die gleichmäßige Harmonische

Nachteile

  • Beim Verstärker der Klasse B gibt es eine hohe harmonische Verzerrung
  • Bei diesem Verstärker ist keine Selbstvorspannung erforderlich

Anwendungen

  • Die Verstärker der Klasse B werden kostengünstig eingesetzt
  • Dieser Verstärker ist bedeutender als der Klasse-A-Verstärker
  • Der Verstärker der Klasse B leidet unter der starken Verzerrung, wenn der Signalpegel niedrig ist

Klasse AB Verstärker

Die Klasse AB ist die Kombination aus Verstärker der Klasse A und Klasse B. Die Verstärker der Klasse AB verwenden üblicherweise in den Audio-Leistungsverstärkern . Aus dem Diagramm geht hervor, dass die beiden Transistoren eine geringe Spannung aufweisen, die 5 bis 10% des Ruhestroms beträgt, und die Vorspannung des Transistors knapp über dem Grenzpunkt. Dann kann das Gerät FET sein oder Bipolar ist länger als die Hälfte des Zyklus eingeschaltet, aber es ist kleiner als der eine volle Zyklus des Eingangssignals. Daher leitet in der Klasse AB-Verstärkerkonstruktion jeder der Gegentakttransistoren etwas mehr als den halben Leitungszyklus in Klasse B, jedoch viel weniger als den vollständigen Leitungszyklus der Klasse A.

Klasse AB Verstärker

Klasse AB Verstärker

Der Leitungswinkel des Verstärkers der Klasse AB liegt zwischen 1800 und 3600, was vom Vorspannungspunkt abhängt. Der Vorteil der kleinen Vorspannung besteht darin, einen Reihenwiderstand und eine Diode zu ergeben.

Vorteile

  • Die Klasse AB hat ein lineares Verhalten
  • Das Design dieses Verstärkers ist sehr einfach
  • Die Verzerrung dieses Verstärkers beträgt weniger als 0,1%
  • Die Klangqualität dieses Klangs ist sehr hoch

Nachteile

  • Die Verlustleistung dieses Verstärkers erzeugt die Wärme und erfordert eine große Menge an Kühlkörper
  • Dieser Verstärker hat einen geringen Wirkungsgrad und der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt unter 50%

Anwendungen

Die Verstärker der Klasse AB werden in HiFi-Systemen eingesetzt.

Klasse C Verstärker

Das Design eines Verstärkers der Klasse C. hat eine große Effizienz und schlechte Linearität. In den vorherigen Verstärkern haben wir diskutiert, dass die Klassen A, B und AB die linearen Verstärker sind. Der Klasse-C-Verstärker ist stark vorgespannt, daher ist der Ausgangsstrom für mehr als die Hälfte des Eingangssignals und den Transistor im Leerlauf am Abschaltpunkt Null. Aufgrund der starken Audioverzerrung handelt es sich bei den Klasse-C-Verstärkern um hochfrequente Sinuswellenschwingungen.

Klasse C Verstärker

Klasse C Verstärker

Vorteile

  • Der Wirkungsgrad des Klasse-C-Verstärkers ist hoch
  • Bei Verstärkern der Klasse C ist die physikalische Größe für die gegebene O / P-Leistung gering

Nachteile

  • Die Linearität des Klasse-C-Verstärkers ist gering
  • Die Klasse-C-Verstärker werden in den Audioverstärkern nicht verwendet
  • Der Dynamikbereich des Klasse-C-Verstärkers wird verringert
  • Der Klasse-C-Verstärker erzeugt mehr HF-Schnittstellen

Anwendungen

Dieser Verstärker wird in den HF-Verstärkern verwendet

Klasse D Verstärker

Der Klasse-D-Verstärker ist ein nichtlinearer Schaltverstärker oder PWM-Verstärker. Dieser Verstärker kann theoretisch einen Wirkungsgrad von 100% erreichen und es gibt keine Periode während des Zyklus. Der Überlappungsstrom der Spannungs- und Stromwellenformen wird nur mit Hilfe eines Transistors gezogen, der sich im EIN-Zustand befindet. Diese Verstärker werden auch als digitale Verstärker bezeichnet.

Klasse D Verstärker

Klasse D Verstärker

Vorteile

  • Der Klasse-D-Verstärker hat einen Wirkungsgrad von mehr als 90%
  • Bei den Verstärkern der Klasse D ist die Verlustleistung gering

Nachteile

Das Design des Klasse-D-Verstärkers ist komplexer als das des Klasse-AB-Verstärkers.

Anwendungen

  • Dieser Verstärker wird in den Soundkarten der Mobilgeräte und PCs verwendet
  • Diese Verstärker werden in Fahrzeugen mit Audio-Subwoofer-Verstärkern verwendet.
  • Heutzutage werden diese Verstärker in den meisten Anwendungen verwendet.

Klasse F Verstärker

Die F-Verstärker werden verwendet, um den Wirkungsgrad und die Leistung der harmonischen Resonatoren in Form eines Ausgangsnetzwerks zu erhöhen und die Ausgangswellenform in einer Rechteckwelle zu formen. Die Verstärker der Klasse F haben einen Wirkungsgrad von mehr als 90%, wenn die Einstellung der unendlichen Harmonischen verwendet wird.

Klasse F Verstärker

Klasse F Verstärker

Klasse S Verstärker

Die Klasse-S-Verstärker sind ähnliche Operationen wie die Klasse-D-Verstärker. Diese Verstärker sind nichtlineare Schaltmodusverstärker. Es wandelt die analogen Eingangssignale unter Verwendung der Delta-Sigma-Modulationen in die digitalen Rechteckwellenimpulse um. Es verstärkt sie, um die Ausgangsleistung mithilfe eines Bandpassfilters zu erhöhen. Das digitale Signal des Schaltverstärkers befindet sich vollständig im EIN- oder AUS-Zustand und sein Wirkungsgrad kann 100% erreichen.

Klasse S Verstärker

Klasse S Verstärker

Klasse T Verstärker

Die Verstärker der Klasse T sind mit einer Art digitaler Schaltverstärker ausgestattet. Heutzutage wurden diese Verstärker aufgrund der Erweiterung des DSP-Chips und des Mehrkanal-Klangverstärkers als Audioverstärker-Design immer beliebter. Dieser Verstärker wandelt das Signal vom analogen Signal in das digitale Pulsweitenmodulationssignal um und die Verstärkung erhöht die Effizienz eines Verstärkers. Die Klasse-T-Verstärker sind die Kombination des Signals mit geringer Verzerrung des Klasse-AB-Verstärkers und der andere ist die Effizienz des Klasse-D-Verstärkers.

Klasse T Verstärker

Klasse T Verstärker

Klasse G Verstärker

Die Verbesserung des Klasse-G-Verstärkers ist die Grundlage des Klasse-AB-Verstärkers. Der Verstärker der Klasse G, der in mehreren Stromversorgungsschienen mit unterschiedlichen Spannungen verwendet wird. Schaltet automatisch zwischen den Versorgungsschienen um, wenn sich das Eingangssignal ändert. Das Kontaktschalten verringert den durchschnittlichen Stromverbrauch, daher wird der Leistungsverlust durch die Abwärme erzeugt. Das folgende Schaltbild zeigt den Klasse-G-Verstärker.

Klasse G Verstärker

Klasse G Verstärker

Dieser Artikel beschreibt die Klassifizierung von Verstärkern. Wenn Sie Fragen haben, etwas übersehen haben oder Informationen zu einem bestimmten Thema wünschen, lassen Sie es mich bitte im Kommentarbereich unten wissen. Hier ist eine Frage an Sie, Was sind die Funktionen verschiedener Verstärkertypen?

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