Mạch khuếch đại công suất là gì

Power Amplifier được gọi là bộ khuếch đại là một thiết bị điện tử được sử dụng để tăng cường độ điện áp / dòng điện / công suất của tín hiệu đầu vào. Nó nhận tín hiệu điện / dạng sóng yếu và tái tạo dạng sóng mạnh hơn tương tự ở đầu ra bằng cách sử dụng nguồn điện bên ngoài. 

Trong bài viết này, Thiên Vũ Audio sẽ tìm hiểu về các bộ khuếch đại công suất một cách chi tiết.

Bộ khuếch đại công suất là gì? 

Bộ khuếch đại công suất là bộ khuếch đại điện tử được thiết kế để tăng cường độ công suất của tín hiệu đầu vào nhất định. Công suất của tín hiệu đầu vào được tăng lên mức đủ cao để điều khiển tải các thiết bị đầu ra như loa, tai nghe, máy phát RF, v.v. Không giống như các bộ khuếch đại điện áp / dòng điện, bộ khuếch đại công suất được thiết kế để truyền tải trực tiếp và được sử dụng như một khối cuối cùng trong một chuỗi khuếch đại. 

Tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại công suất cần phải vượt quá một ngưỡng nhất định. Vì vậy, thay vì truyền trực tiếp tín hiệu âm thanh / RF thô đến bộ khuếch đại công suất, trước tiên, nó được khuếch đại trước bằng cách sử dụng bộ khuếch đại dòng / điện áp và được gửi làm đầu vào cho amp công suất sau khi thực hiện các sửa đổi cần thiết. Bạn có thể quan sát sơ đồ khối của bộ khuếch đại âm thanh và cách sử dụng bộ khuếch đại công suất bên dưới.

Trong trường hợp này, micrô được sử dụng làm nguồn đầu vào. Độ lớn của tín hiệu từ micro không đủ cho bộ khuếch đại công suất. Vì vậy, đầu tiên nó được khuếch đại trước khi điện áp và dòng điện của nó được tăng lên một chút. Sau đó, tín hiệu được truyền qua mạch điều khiển âm lượng và âm lượng để điều chỉnh thẩm mỹ cho dạng sóng âm thanh. Cuối cùng, tín hiệu được truyền qua bộ khuếch đại công suất và đầu ra từ amp công suất được đưa đến loa.

Các loại bộ khuếch đại công suất 

Tùy thuộc vào loại thiết bị đầu ra được kết nối, bộ khuếch đại công suất được chia thành ba loại sau. Tìm hiểu về Power Amplifier phân biệt các class bao gồm : 

Bộ khuếch đại công suất âm thanh 

Loại bộ khuếch đại công suất này được sử dụng để tăng cường độ công suất của tín hiệu âm thanh yếu hơn. Các bộ khuếch đại được sử dụng trong các mạch lái loa của TV, điện thoại di động, vv thuộc thể loại này. 

Đầu ra của bộ khuếch đại công suất âm thanh dao động từ vài milliwatts [như trong bộ khuếch đại tai nghe] đến hàng nghìn watt [như bộ khuếch đại công suất trong hệ thống rạp hát Hi-Fi / Home].

Bộ khuếch đại công suất tần số vô tuyến

 
Truyền không dây yêu cầu sóng biến điệu được gửi qua khoảng cách xa qua không khí. Các tín hiệu được truyền bằng anten và phạm vi truyền phụ thuộc vào cường độ công suất của tín hiệu được cấp cho anten. 

Đối với truyền không dây như phát sóng FM, ăng ten yêu cầu tín hiệu đầu vào ở mức hàng nghìn kilowatt điện. Ở đây, các bộ khuếch đại công suất tần số vô tuyến được sử dụng để tăng cường độ công suất của sóng điều chế lên mức đủ cao để đạt được khoảng cách truyền yêu cầu. 

DC Bộ khuếch đại công suất DC được sử dụng để khuếch đại công suất của tín hiệu PWM [Điều chế độ rộng xung]. Chúng được sử dụng trong các hệ thống điều khiển điện tử cần tín hiệu công suất cao để điều khiển động cơ hoặc cơ cấu chấp hành. Họ lấy đầu vào từ các hệ thống vi điều khiển, tăng công suất và cung cấp tín hiệu khuếch đại cho động cơ DC hoặc Thiết bị truyền động. 

Các lớp khuếch đại công suất 

Có nhiều cách để thiết kế mạch khuếch đại công suất. Các đặc tính hoạt động và đầu ra của từng cấu hình mạch khác nhau. 

Để phân biệt các đặc tính và tính chất hoạt động của các mạch khuếch đại công suất khác nhau. Các lớp khuếch đại công suất được sử dụng trong đó các ký hiệu chữ cái được gán để xác định phương thức hoạt động. 

Chúng được phân loại thành hai loại. Bộ khuếch đại công suất được thiết kế để khuếch đại tín hiệu tương tự thuộc loại A, B, AB hoặc C. Bộ khuếch đại công suất được thiết kế để khuếch đại tín hiệu số Điều chế độ rộng xung [PWM] thuộc D, E, F, vv 

Bộ khuếch đại công suất được sử dụng phổ biến nhất là các bộ khuếch đại công suất được sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh và chúng thuộc các lớp A, B, AB hoặc C. Vì vậy, hãy xem xét chi tiết chúng. Bộ khuếch đại công suất 

Class A 

Dạng sóng tương tự được tạo thành từ mức cao dương và mức thấp âm. Trong lớp bộ khuếch đại này, toàn bộ dạng sóng đầu vào được sử dụng trong quá trình khuếch đại. 

Một bóng bán dẫn duy nhất được sử dụng để khuếch đại cả nửa dương và nửa âm của dạng sóng. Điều này làm cho thiết kế của chúng đơn giản và làm cho bộ khuếch đại loại A trở thành loại bộ khuếch đại công suất được sử dụng phổ biến nhất. Mặc dù lớp khuếch đại công suất này được thay thế bởi các thiết kế tốt hơn, nhưng chúng vẫn được ưa chuộng bởi những người có sở thích.

Trong lớp bộ khuếch đại này, phần tử hoạt động [thành phần điện tử được sử dụng để khuếch đại, là bóng bán dẫn trong trường hợp này] được sử dụng mọi lúc ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào. Điều này tạo ra rất nhiều nhiệt và làm giảm hiệu suất của bộ khuếch đại loại A xuống 25% trong cấu hình bình thường và 50% trong cấu hình ghép biến áp. 

Góc dẫn [phần của dạng sóng được sử dụng để khuếch đại, ngoài 360 °] cho bộ khuếch đại loại A là 360 °. Vì vậy, các mức méo tín hiệu rất ít cho phép hiệu suất tần số cao tốt hơn.

Class B

Bộ khuếch đại công suất loại B được thiết kế để giảm hiệu quả và các vấn đề nóng trong bộ khuếch đại loại A. Thay vì một bóng bán dẫn duy nhất để khuếch đại toàn bộ dạng sóng, lớp bộ khuếch đại này sử dụng hai bóng bán dẫn bổ sung. 

Một bóng bán dẫn khuếch đại một nửa dương của dạng sóng và nửa kia khuếch đại một nửa âm của dạng sóng. Vì vậy, mỗi thiết bị hoạt động sẽ dẫn một nửa [180 °] dạng sóng và hai trong số chúng khi kết hợp khuếch đại toàn bộ tín hiệu.

Hiệu quả của các bộ khuếch đại loại B được cải thiện rất nhiều so với các bộ khuếch đại loại A vì thiết kế hai bóng bán dẫn. Họ có thể đạt được hiệu quả lý thuyết khoảng 75%. Bộ khuếch đại công suất của lớp này được sử dụng trong các thiết bị hoạt động bằng pin như radio FM và radio transitor. 

Do sự chồng chất của hai nửa dạng sóng, tồn tại một biến dạng nhỏ ở vùng giao nhau. Để giảm méo tín hiệu này, các bộ khuếch đại lớp AB được thiết kế. Bộ khuếch đại công suất

Class AB Bộ khuếch đại

Class AB là sự kết hợp giữa bộ khuếch đại loại A và loại B. Lớp bộ khuếch đại này được thiết kế để giảm vấn đề kém hiệu quả của bộ khuếch đại loại A và méo tín hiệu ở vùng chéo trong bộ khuếch đại loại B.

Nó duy trì đáp ứng tần số cao như trong các bộ khuếch đại loại A và hiệu quả tốt như trong các bộ khuếch đại loại B. Một sự kết hợp của điốt và điện trở được sử dụng để cung cấp điện áp phân cực nhỏ làm giảm sự biến dạng của dạng sóng gần khu vực chéo. Có một chút giảm hiệu quả [60%] vì điều này. 

Bộ khuếch đại công suất Class C 

Thiết kế bộ khuếch đại công suất loại C cho phép hiệu suất cao hơn nhưng làm giảm góc tuyến tính / dẫn, dưới 90 °. Nói cách khác, nó hy sinh chất lượng khuếch đại để tăng hiệu quả. 

Góc dẫn nhỏ hơn hàm ý độ méo lớn hơn và do đó, lớp khuếch đại này không phù hợp với khuếch đại âm thanh. Chúng được sử dụng trong các bộ dao động tần số cao và khuếch đại tín hiệu Tần số vô tuyến. Các bộ khuếch đại 

Class C thường chứa một tải được điều chỉnh để lọc và khuếch đại tín hiệu đầu vào có tần số nhất định và dạng sóng của các tần số khác được nén.

Trong loại bộ khuếch đại công suất này, phần tử hoạt động chỉ tiến hành khi điện áp đầu vào vượt quá một ngưỡng nhất định, làm giảm tiêu tán công suất và tăng hiệu quả. 

Tham khảo thêm:

Amply karaoke cao cấp

Top 5 đầu karaoke hiện đại năm 2021

Các lớp khuếch đại công suất khác 

Các lớp khuếch đại công suất D, E, F, G, v.v ... được sử dụng để khuếch đại tín hiệu số điều chế PWM. Chúng thuộc danh mục các bộ khuếch đại công suất chuyển đổi và bật đầu ra liên tục BẬT hoặc liên tục TẮT mà không có bất kỳ mức nào khác ở giữa. 

Vì sự đơn giản này, các bộ khuếch đại công suất thuộc các lớp đã đề cập ở trên có thể đạt hiệu suất lý thuyết lên tới [90-100]%.

Thiên Vũ Audio