Bộ khuếch đại công suất được phân loại theo cách chúng hoạt động, cụ thể theo phân đoạn và thời gian dẫn truyền của chu kỳ đầu vào. Bộ khuếch đại công suất được phân loại thành Loại A, AB, C, D và E. Bài viết này sẽ cung cấp phân tích toàn diện về bộ khuếch đại Loại A.
Bộ khuếch đại loại A
Bộ khuếch đại công suất loại A dẫn dòng điện liên tục trong toàn bộ chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Do hiệu suất thấp nên loại bộ khuếch đại này ít được sử dụng ở các tầng công suất cao hơn.
Nguyên lý làm việc của bộ khuếch đại loại A
Mục đích chính của bộ khuếch đại loại A là giảm thiểu sự hiện diện của nhiễu bằng cách đảm bảo rằng dạng sóng tín hiệu vẫn nằm trong vùng phi tuyến tính của đặc tính đầu vào của bóng bán dẫn, cụ thể là trong khoảng từ 0V đến 0,6V. Sự sắp xếp cơ bản của bộ khuếch đại loại A được đưa ra dưới đây:
Trong bộ khuếch đại loại A, một phần đáng kể công suất do bộ khuếch đại tạo ra sẽ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, dẫn đến lãng phí. Lý do chính khiến bộ khuếch đại loại A có hiệu suất thấp là do sự phân cực liên tục của các bóng bán dẫn, dẫn đến dòng điện nhỏ ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào.
Bộ khuếch đại loại A cũng có thể được ghép nối trực tiếp. Bộ khuếch đại loại A ghép trực tiếp kết nối tải với đầu ra của bóng bán dẫn bằng cách sử dụng máy biến áp. Máy biến áp ghép nối tạo điều kiện phối hợp trở kháng hiệu quả giữa tải và đầu ra, do đó đóng vai trò chính góp phần tăng hiệu suất.
Mạch bao gồm các điện trở chia điện áp R1 và R2, cũng như một điện trở phân cực và một bộ phát Re, dùng để ổn định mạch. Một tụ điện rẽ nhánh CE và điện trở Re được mắc song song tại bộ phát để giảm hiệu ứng nhất thời. Tụ điện đầu vào, còn được gọi là tụ điện ghép (Cin), dùng để ghép điện áp xoay chiều của tín hiệu đầu vào với đế của bóng bán dẫn đồng thời ngăn dòng điện một chiều từ tầng trước đi qua.
Về nguyên tắc, dòng điện chạy qua tải điện trở của bộ thu, dẫn đến sự tiêu tán dòng điện một chiều trong nó. Do đó, nguồn điện một chiều (DC) được chuyển thành năng lượng nhiệt bên trong tải mà không tạo ra nguồn điện xoay chiều (AC). Tuy nhiên, không nên truyền trực tiếp dòng điện qua thiết bị đầu ra. Do đó, để đạt được mục tiêu này, một cấu hình cụ thể sẽ được áp dụng bằng cách sử dụng một máy biến áp phù hợp để thiết lập kết nối giữa tải và bộ khuếch đại, như trong sơ đồ nêu trên.
Trở kháng phù hợp
Quá trình đạt được sự phối hợp trở kháng bao gồm việc thay đổi trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại theo cách sao cho phù hợp với trở kháng đầu vào của nó.
Sự kết hợp trở kháng có thể đạt được bằng cách lựa chọn cẩn thận số vòng dây trong cuộn dây chính để đảm bảo rằng tổng trở kháng của nó khớp với trở kháng đầu ra của bóng bán dẫn. Tương tự, số vòng dây trong cuộn thứ cấp phải được chọn để tạo ra trở kháng ròng phù hợp với trở kháng đầu vào.
Đặc điểm đầu ra
Dựa vào sơ đồ bên dưới, rõ ràng là điểm Q được định vị chính xác ở điểm giữa của đường tải AC và bóng bán dẫn vẫn dẫn điện trong suốt dạng sóng đầu vào. Hiệu suất tối đa là 50% trong bộ khuếch đại loại A.
Trong các ứng dụng thực tế, hiệu suất hệ thống có thể giảm đáng kể, có thể lên tới 25%, do các yếu tố như khớp nối điện dung và sự hiện diện của tải cảm ứng như loa. Nói cách khác, gần 75% năng lượng bị lãng phí trong bộ khuếch đại. Một phần đáng kể sự tiêu hao điện năng xảy ra dưới dạng nhiệt bên trong các bộ phận hoạt động, đặc biệt là các bóng bán dẫn.
Phần kết luận
Bộ khuếch đại loại A khuếch đại và dẫn tín hiệu đầu vào hoàn chỉnh ở đầu ra. Chúng hoạt động mà không bị gián đoạn và có cấu hình rất đơn giản. Tuy nhiên, do hoạt động liên tục nên chúng dễ bị mất điện và cần có bộ tản nhiệt để giảm thiểu tác động nhiệt.