Појачавач снаге

Појачавач снаге је електрични уређај који поред напона појачава и струју и односи се на количину енергије која се шаље оптерећењу или складишти у струјном колу. Генерално, појачавач снаге је међу последњим у преносном ланцу јер је то појачавач са високим степеном искоришћења енергије (на излазу треба да обезбиједи сигнале великих амплитуда). У зависности од степена искоришћења разликује се неколико класа појачавача снаге.

Класе појачавача снаге

Угао протока или проводни угао

Кола за појачање снаге (излазне фазе) класификована су као A, B, AB и C за аналогне промјене и класе D и E за комутаторске (прекидачке) промјене који су базирани на проводном углу или „углу протока“ θ улазног сигнала кроз појачавачке уређаје, тј, дијела циклуса улазног сигнала током којег се врши провођење у појачавачким уређајима. Слика овог проводног угла се изводи из појачања синусоидалног сигнала (ако је уређај увијек укључен , θ=360º): Угао проводности је блиско повезан са енергетском ефикасношћу појачавача. У наставку текста су уведене различите класе које су праћене детаљнијом дискусијом под појединачним насловима.

Класа A: Овдје се користи 100% улазног сигнала (угао проводности θ=360 º или 2π, тј, активни елемент ради у свом линераном рангу читаво вријеме). Тамо гдје се не разматра ефикасност, већина линеарних појачавача малих сигнала дефинисана је као класа A (Класа A), што значи да су излазни уређаји увијек у проводном региону. Класа A појачавача се најчешће користи у фазама малог дизајна или за нископроточне апликације (попут слушалица за коришћење током вожње).

Класа B: Користи се 50% улазног сигнала (θ=180 º или π, тј, активни елемент ради у свом линеарном опсегу пола времена и у другој половини уређај је мање или више времена искључен). У већем дијелу Класе B (Класа B) постоје два излазна уређаја од којих сваки алтернативно врши провођење (push-pull) за егзактно 180 степени (или пола циклуса) улазног сигнала, а селективни RF појачавачи такође могу бити имплементирани коришћењем појединачног активног елемента.; Ови појачавачи су изложени попречној дисторзији ако предаја од једног активног елемента на други није перфектна,пошто су два комплементарна транзистора (тј, један PNP , један NPN) повезана као два емитера са њиховим базама и заједничким емитерским терминалом, што захтијева промјену основног напона у региону гдје су оба уређаја искључена.

Класа AB: Овдје два активна елемента проводе,у више од половине времена, као начин за смањење попречних дисторзија појачавача класе B. У примјеру комплементарног емитерског пратиоца, преднапон мреже се веже за мање или више „мирну“ струју и на тај начин обезбјеђује оперативну тачку негдје између класе A и класе B. Понекад се додају бројке , као на примјер AB1 или AB2 гдје веће цифре имплицирају на већу „мирну“ струју и стога и више особина из класе A и сл.

Класа D

Овдје се користи комутатор за остварење веома високе енергетске ефикасности (више од 90% у савременим дизајнима). Омогућавањем да сваки излазни уређај буде или потпуно укључен или искључен, губици су минимизовани. Аналогни излаз је креиран уз помоћ модулације ширине импулса, тј, активни елемент је укључен на краће или на дуже интервале умјесто модификације његовог отпорника. Постоје компликованије комутаторске шеме попут сигма-делта модулације у циљу побољшања неких аспеката перформанси попут мањег изобличења или боље ефикасности.

Остале класе: Постоји још неколико класа појачавача иако су оне углавном варијације раније поменутих класа. На примјер, класа H и класа G појачавача карактерише се варијацијама напајања (у дискретним корацима или у континуалном режиму) пратећи улазни сигнал. Потрошена топлота на излазним уређајима може бити смањена на рачун одржања напона на минимуму. Појачавач који се напаја са овим системом може бити било које класе. Ове врсте појачавача су комплексније и углавном се користе за специјализоване примене попут јачих енергетских јединица. Такође, класа E и класа F појачавача се уобичајено описује у литератури која говори о примени на радио фереквенцијама гдје ефикасност традиционалних класа показује значајне девијације у односу на идеалне вриједности. Ове класе користе хармонично подешавање њихових излазних мрежа за остварење веће ефикасности и могу бити посматране као подгрупа класе C (Класа C) због карактеристика угла проводности.

Класа A

Класа A је класа појачавачких уређаја који дјелују током читавог улазног циклуса тако да излазни сигнал представља егзактну реплику улазног сигнала. Појачавачи Класе A су обично средство за реализацију појачања малих сигнала. Они нијесу веома ефикасни и теоријски максимум од 50% се може добити са индуктивним упаривањем излаза, а само 25% са капацитивним упаривањем.

У колу класе А, елеменат појачања је дефинисан тако да уређај увијек проводи до неке мјере и ради на већем дијелу линеарног региона своје криве која дефинише карактеристике (познатог као њихове карактеристике трансфера или транскондуктивна крива). Због чињенице да уређаји увијек проводе, чак и када нема улазног сигнала уопште, снага се све време црпи из напајања. Ово је главни разлог за њихову неефикасност.

Појачавач Класе A

Ако су потребне високе излазне снаге за коло класе A, расипање енергије (и придружене топлоте) ће постати значајно. За сваки ват испоручен оптерећењу, појачавач ће, у најбољем случају, потрошити још један ват. За велику снагу ово значи веома велико и скупо напајање и загријавање. Дизајн класе A даје најзвучније карактеристике које су превазиђене за аудио појачаваче снаге иако неки аудиофили вјерују да класа A даје најбољи квалитет звука због чињенице да се њима управља у линеарном маниру колико је то могуће, а то је мало тржиште за скупе high fidelity појачаваче класе A.

Цијеви се чешће користе у дизајнима класе A мада имају асиметричну функцију трансфера. Ово значи да изобличење синусног таласа креира и парне и непарне хармонике. Ово је међутим ипак оцеwено да даје више „звучни карактер“ у односу на више непарне хармонике које производи push-pull појачавач. Иако добар дизајн појачавача може смањити износ дисторзије хармоника на скоро нулти ниво, неки пут се не уклања потпуно јер даје карактеристичну ноту за звук појачавача, на примјер, у електричној гитари. Инжењери покушавају да дизајнирају боље микорофоне и да побољшају дигиталну технологију звану „клинички звук“ и сл.

Електронске цијеви користе много више електрона одједном него што је то случај са транзистором и на тај начин статистички ефекти воде до „равномјерније“ апроксимације истинских таласних облика. Транзистори са ефектом споја (JFET) имају сличне карактеристике као и електронске цијеви, тако да се чешће налазе у висококвалитетним појачавачима него биполарни транзистори. У историјском смислу, појачавачи са електронским цијевима често користе појачавач снаге класе A зато што су цијеви веће и скупље. Многи дизајни класе A користе само један уређај.

Транзистори су много јефтинији и тако постоји више дизајна који омогућавају већу ефкасност, али користе више дјелова уз одржавање цјеновне ефикасности. Класична апликација за пар уређаја класе A јесте дугачки пар који је изузетно линеаран и формира основу за многа комплекснија кола укључујући и многе аудио уређаје и скоро све операционе појачаваче. Појачавачи класе A се често користе у излазним фазама за операционе појачаваче. Они се понекад користе као појачавачи средње снаге, ниске ефикасности и као скупи аудио појачавачи. Потрошња енергије није повезана на излаз. У мирном стању (без улазног сигнала), потрошња енергије је највећа док је при при високом излазном напону најнижа јер је или напон или струја на нули. Резултат је ниска ефикасност и велика дисипација топлоте.

Класе B и AB

Појачавачи Класе B појачавају само половину циклуса улазног таласа. Они креирају велике суме дисторзије, али је њихова ефикасност у великој мјери побољшана и много је боља него код Класе A. Класа B има максималну теоријску ефикасност од 78,5% (π/4). Ово је због чињенице да је елеменат појачања искључен половину времена и тако не може расипати енергију. Један елеменат Класе B се ријетко налази у пракси иако може бити искоришћен у RF појачавачу снаге гдје су нивои дисторзије мање значајни. Међутим, за ово се много више користи Класа C.

Појачавач Класе B

Практично коло које користи елементе класе B је комплементаран пар или „push-pull“ аранжман. Овдје се комплементарни или квази-комплементарни уређаји користе за појачање супротне половине улазног сигнала који се онда рекомбинује на излазу. Овај аранжман омогућава изванредну ефикасност, али може патити од недостатака који се тичу мањих лоших спојева у „спојницама“ између двије половине сигнала. Ово се зове попречна дисторзија. Побољшање се тиче преднапона на уређајима тако да они нијесу комплетно искључени када се не употребљавају. Овај приступ се зове операција Класе AB. У операцији Класе AB, сваки уређај ради на исти начин као и Класа B у половини таласне форме, али такође проводи и на малом нивоу током друге половине. Као резултат тога је смањен регион гдје су оба уређаја симултано близу искључења („Мртва зона“). Резултат је тај да када комбинујемо таласне форме ова два уређаја, попречна дисторзија је у великој мјери минимизована или потпуно елиминисана.

Класа AB жртвује неку ефиксаност Класе Б у корист линеарности тако да ће увијек бити мање ефикасан (испод 78.5%). Он је типично ефикаснији од Класе A.

Push-pull појачавач Класе AB

Кола Класе A или push-pull класе AB представљају најчешћи тип дизајна који се налазе у аудио појачавачима. Класа AB је широко разматрана као добар компромис за аудио појачаваче пошто је у већини времена музика довољно тиха да сигнал буде у региону „класе A“ гдје се врши појачавање са одговарајућом вјеродостојношћу и по дефиницији, ако пролази кроз овај регион довољно је јак да су производи дисторзије класе A и B релативно мали. Појачавачи Класе B и AB понекад се користе за RF линеарне појачаваче. Појачавачи Класе B се такође фаворизују у уређајима који раде на батерије попут радио пријемника.

Дигитална Класа B

Ограничени излаз Класе B појачавача са једним напајањем је 5V +/-10%.

Класа C

Појачавачи Класе C проводе мање од 50% улазног сигнала и дисторзија на излазу је висока, али је могућа висока ефикасност (до 90%). Неке аплиакције (на примјер, мегафони) могу толерисати ову дисторзију. Много чешћа апликаицја за појачаваче Класе C јесу RF трансмитери гдје дисторзија може у великој мјери бити смањена коришћенејм подешених оптерећења у фази појачања. Улазни сигнал се користи за грубо укључивање и искључивање појачавачких уређаја, што изазива пулсеве струје у односу на проток кроз подешено коло (tuned circuit).

C класа појачавача има два режима рада; подешени и неподешени. Доњи дијаграм показује таласну форму за коло просте Класе C без подешеног оптерећења. Ово се зове неподешена операција и анализа таласних форми показује масивну дисторзију која се појављује у сигналу. Када се користи одговарајуће оптерећење (на примјер, чисти LC филтер) догађају се двије ствари. Прва се тиче излазног нивоа преднапона гдје је варијација центрирана око једне половине напојног напона. Ова акција подизанаја преднапона омогућава рестаурацију таласних форми упркос томе што постоји само једно - поларно напајање. Ово је директно повезано са другим феноменом; таласна форма на централној фреквенцији постаје много мање искривљена. Дисторзија која је присутна много је мање зависна од опсега подешеног оптерећења гдје се централна фреквенција суочава са врло малом дисторзијом, али се јавља веће смањење даље од подешене фреквенције коју сигнал добија.

Подешено коло ће резоновати на посебним фреквенцијама и на тај начин нежељене фреквенције су драматично смањене тако да жељени пуни сигнал (синусни талас) бива издвојен уз помоћ подешеног оптерећења (високо квалитетно звоно ће звонити смо на одређеној фреквенцији када се периодично удари чекићем). Под условом да трансмитер није потребан за рад на широком опсегу фреквенција, овај аранжаман ради врло добро. Остали резидуални хармоници могу бити отклоњени уз употребу филтера.

Појачавач Класе C

Класа D

Појачавачи Класе D су много ефикаснији од појачавача снаге Класе AB. Као такви, појачавачи Класе D не захтијевају велике трансформаторе и велике изолаторе топлоте, што значи да су они мањи и лакши него еквивалентни појчавачи из класе AB. Сви уређаји у Класи D раде у on/off режиму. Излазна фаза попут оне која се користи за пулсне генераторе предстваља примјер појачавача Класе D. Овај термин се обично примјењује на уређаје који су намијењени за репродукцију сигнала са опсегом који је прилично испод комутаторске фреквенције.

Пви појачавачи користе модулацију ширине пулса, модулацију густине пулса (понекад се означава и као модулација фреквенције пулса) или напреднију модулацију попут Делта-сигма модулације (на примјер, у Аналогним уређајима AD1990 Класа D, аудио појачавач).

Улазни сигнал се конвертује у секвенце пулсева чија је просјечна вриједност директно пропрционална моменталној амплитуди сигнала. Фреквенција пулсева је типично десет или више пута већа од највеће фрекевнције која је везана за улазни сигнал. Излаз таквог појачавача садржи нежељене спектралне компоненте (тј, фреквенцију пулс и његове хармонике) које морају бити отклоњене уз помоћ пасивног филтра (електронски филтер). Резултатнтни филтерисани сигнал је онда појачана реплика улаза.

Главна предност појачавача Класе D је енергетска ефикасност, због чињенице да излазни пулсеви имају фиксирану амплитуду, а то су комутаторски елементи (обично MOSFET), али су се некад користили електронске цијеви и биполарни транзистори. То значи да се расипа веома мало снаге од старне транзистора, осим у току кратких интервала између on и off стања. Расута енергија је мала због тога што моментална снага расута у транзистору представља производ струје и напона, а једно од њих је скоро увијек једнако нули. Нижи губици омогућавају употребу мањих топлотних изолатора, а смањени су и захтјеви који се тичу снаге.

Појачавачи Класе D могу бити контролисани било аналогним било дигиталним колима. Дигитална контрола уводи додатну дисторзију звану грешка у квантизацији која је изазвана конверзијом улазног сигнала у дигиталну вриједност.

Појачавачи Класе D се у великој мјери користе и за контролу мотора и скоро искључиво за мале DC моторе, али се данас у великој мјери користе и као аудио појачавачи уз нека додатна кола која омогућавају конверзију аналогног пулса у сигнал са много већом фреквенцијом и модулацијом ширине. Релативна тешкоћа у остварењу доброг квалитета се тиче употребе у аплиакцијама гдје квалитет није фактор и то су углавном скроминији аудио системи и „ДВД рисивери“ у систему кућног биоскопа и сл.

Појачавачи високог квалитета у Класи D у последње вријеме почињу да се појављују на тржишту.

Tripath је објавио њихов ревидирани дизајн Класе D и Класе T
Bang I Olufsen ICEPower sistem Класе D се користи у Alpine PDX опсегу и неким „Пионировим“ концептима и за опрему других произвођача.

За ове ревдиране дизајне се каже да су добри ривали традиционалним AB појачавачима по питању квалитета.

Прије постојања и употребе високог квалитета у ранијим концептима појачавача треба поменути и употребу код сабваферских појачавача у аутомобилима. Сабвафери су генерално ограничени на опсег који није већи од 150 Hz, брзина укључења за појачавач не мора да буде висока као у случају појачавача пуног опсега. Мана појачавача Класе D се налази у случају коришћења сабвафера снаге и веже се за излазне филтре (типично, индуктори који конвертују ширину пулса у аналогну таласну форму) који смањују дампиншки фактор појачавача.

То значи да појачавачи не могу спријечити реактивну природу сабвафера која се тиче смањења утицаја ниских басова (као што је објашњено у дијелу за AB појачаваче). Појачавачи Класе D за аутомобилске сабвафере нијесу превише скупи у поређењу са појачавачима Класе AB. Сабваферски појачавач Класе D од 1000 вати који може радити на нивоу од 80-95% ефикасности отприлике кошта око 250 долара што је много мање од појачавача класе AB који би коштао неколико хиљада долара.

Слово D се користи за означавање класе појачавача која је одмах иза класе C и не односи се на дигитални сектор Класе D просто конвертује улазну таласну форму у континулани аналогни сигнал са модулацијом ширине пулса (Квадратни талас).

Специјалне класе

Класа Е

Појачавачи класе E/F су високо ефикасни појачавачи снаге који се типично користе на високим фреквенцијама тако да вријеме укључења постаје веома компаративно према потребама. Као што је речено за појачавач Класе D имамо транзистор који је повезан преко серијског LC-кола на оптерећење, а повезан је и на напонско напајање преко велике L (индуктанса). Напонско напајање је уземљено уз помоћ великог кондензатора да би се извршила превенција од било каквог расипанаја RF сигнала. Појачавач класе E додаје и C између транзистора и земље и употребљава дефинисани L1 за повезивање на напонско напајање.

Појачавач класе E

Следећи опис игнорише Dc које касније може бити лако додато. Раније поменуто C и L су ефективна паралена LC кола за uzemljenje. Када је транзистор укључен он проводи кроз серијско LC коло и неке струје почињу да теку ка параленом LC колу, ка уземљењу. Онда серијско LC коло компензије струје у паралелном LC колу. Читаво коло врши пригушено осциловање. Пригушење помоћу оптерећења је прилагођено тако да енергија у оба C0 максимума има оригиналну вриедност и то рестаурира оригинални напон тако да је напон у транзистору поново нула и он може бити укључен.

Са оптерећењем, фреквенцијом и радним циклусом (0.5), као датим параметрима, и ограничењима у вези обнављања напона , али и максимумима на оригиналном напону могу се одредити четири параметра (L,L0, C, C0). Појачавач класе F има ограничење у вези са отпорношћу и покушава да оствари нулту струју. То значи да су напон и струја у транзистору симетрични у односу на вријеме. Фуријерова трансормација омогућава елегантну формулацију за генерисање компликованих LC-мрежа. Овдје се каже да се први хармоници пропуштају у оптерећење, а сви парни хармоници су скраћени и сви наредни непарни хармоници су отворени.

Класа F и парни хармоници

Код push-pull појачавача и у CMOS парни хармоници оба транзистора се поништавају. Експеримент указује да квадрат таласа може бити генерисан уз помоћ ових појачавача и математика указује да се квадратни таласи састоје само од непарних хармоника. У класи појачавача D излазни филтер блокира све харминоке што значи да је овдје отворено оптерећење. Тако чак и мале струје у хармоницима генеришу напон квадратног таласа. Струја је у фази са напоном који је примијењен на филтар, али напон у транзистору је изван фазе. Стога постоји минимлано преклапање између струја кроз транзисторе као и напон на транзисторима. Што је оштрија ивица мање је преклапање.

Док Класа D види тразисторе и оптерећење два одвојена модула, класа F прихвата несавршености попут паразита у транзистору и покушава да оптимизује глобални систем да би се остварила висока импеданса у хармоницима при чему мора бити одређен напон у транзистору за погон струје у вези са стањем отпорности. Због комбиноване струје кроз оба транзистора која је већином у првом хармонику, она има синусни облик. То значи да у средини квадрата максимума струја мора да тече тако да мора постојати и јаз када је у питању форма струје и напона у транзистору. Мрежа класе F по дефинцији мора да врши трансмисју испод одређене фреквенције.

Било која фреквенција која се налази испод граница и која има свој други хармоник изнад границе може бити појачана и то је октава опсега. Са друге старне, серијско LC коло са великим L и подесивим C може бити једноставније за имплементацију. Редукцијом радног циклуса испод 0.5 излазна амплитуда може бити модулисана. Напонска таласна форма ће бити деградирана, али било каква прегријаност се компензује уз помоћ нижег енергетског загријавања. Било који распон оптерећења иза филтера може дјеловати на таласну форму првог хармоника и овдје је отпорно оптерећење; што је отпорност мања струја је већа.

Класа F може бити вођена уз помоћ квадратног таласа пошто при синусном инпуту можемо подешавати L у циљу повећања појачања. Ако је Класа F имплементирана са једним транзистором филтар је компликован за скраћивање парних хармоника. Сви претходни дизајни користе оштре ивице у циљу минимзације преклапања. Класа E користи значајну суму напона другог хармоника. Други хармоник може бити коришћен за смањење преклапања са ивицама одређене оштрине. Да би ово радило, енергија за други хармоник мора да иде од оптерећења у транзистор и за ово није видљив ниједан извор у дијаграму кола. У реалности импеданса је углавном реактивна и једини разлог за то је Класа E која је у ствари Класа F са веома поједносатвљеном мрежом оптерећења и због тога се морају узети у обзир несавршености.

У многим аматерским симулацијама појачавачи Класе E узимају оштре ивице струје које анулирају мотивацију за Класу E, мјерења у близини транзитне фреквенције покажу прилично симетричне криве које изгледају слично онима које су везане за симулацију класе F. Појачавач Класе E су 1972. године измислили Натан О Сокал и Алан D Сокал, а први детаљи су објављени 1975. године. Неки ранији извјештаји о овом концепту су објављени у Русији.

Класа G и H

Постоји низ појачавача и дизајна који користе класу AB у излазној фази заједно са другим ефикаснијим техникама у циљу остварења веће ефикасности уз мању дисторзију. Ови дизајни су чести у великим аудио појачавачима, на примјер, пошто би остали били ограничавајући фактор по питању величине и цијене, али без цјеновне предности. Термини „Класа G“ и „Класа H“ се користе за означавање различитих дизајна који варирају у дефиницијама од произвођача до произвођача. Појачавачи Класе G су ефикаснија верзија од класе AB појачавача који користе укључени концепт у циљу смањења потрошње енергије и повећања ефикасности. Појачавач има неколико напојних водова различитих волтажа и врши укључење водова у зависности од приближавања излазног сигнала. На овај начин се повећава ефикасност смањењем расипања енергије у излазним транзисторима.

Класа H појачавача узима у обзир идеју о Класи G и иде корак даље креирањем неограниченог броја напојних водова. Ово се ради уз помоћ модулације тако да су водови само неколико волти већи од улазног сигнала у било ком датом тренутку. Излазна фаза ради са максималном ефикасношћу читаво вријеме. Знчајно повећање ефикасности може бити остварено, али је мана компликовани систем напајања и смањењења TDH перформанси.

У циљу илустрације приказан је биполарни спојни транзистор (биполарни транзистори) као појачавачки уређај, али у пракси ово може бити MOSET уређај са вакуумском цијеви. У аналогном појачавачу (најчешћа врста) сигнал се примјењује на улазни терминал уређаја (база, капија или мрежа) и ово изазива пропрционални излаз струје која иде ка излазном терминалу. Излазна струја долази из струјног напајања.

Приказани напонски сигнал је приказан у већој верзији, али је промијењен у знаку (инвертован) уз појачање. Остали аранжмани уређаја за појачање су такође могући, али овај (заједнички емитер, заједнички извор или заједничка катода) је најлакши за разумијевање и коришћење у пракси. Ако је појачавајући елемент линеаран онда ће излаз бити вјерна копија улаза, само већа и инвертована. У стварности, транзистори нијесу линеарни, а излаз ће само приближно бити једнак улазу. Нелинеарност, из било ког, од неколико извора представља извор дисторзије унутар појачавача.

Која класа појачавача (A, B, AB или C) зависи од начина дефинисања преднапона није објашњено на овом дијаграму у циљу поједностављења.

Било који реални појачавач је несавршена реализација идеалног појачавача. Једно од значајних ограничења реалних појачавача је чињеница да је излаз крајње ограничен енергијом која је доступна из напајања. Појачавач ће бити засићен ако улазни сигнал постане сувише велики да би појачавач репродуковао на прави начин или ако су премашени оперативни лимити уређаја.

Дохерти појачавачи

Хибридна конфигурација која је у последње вријеме привукла пажњу јесте Дохертијев појачавач, који је измислио Виљем Х Доерти (енгл. William H. Doherty) 1934. године за Бел Лабораторију (енгл. Bell Laboratories, чија је сестринска компанија енгл. Western Electric раније била значајан произвођач транзистора). Доертијев појачавач се сатоји од главне фазе B-класе у паралели са помоћном C-класом. Улазни сигнал се дијели равномјерно на два појачавача и тада имамо комбинацију мреже, и два излазна сигнала уз кориговање за фазну разлику између два појачавача. Током периода ниског нивоа сигнала, појачавач Класе B ефикасно ради на сигналу, а појачавач Класе C је неактиван и не троши енергију. Током високог нивоа сигнала појачавач Класе B је засићен и на сцену ступа појачавач Класе C. Ефикасност претходног дизајна AM трансмитера пропрционална је модулацији, али са просјечном модулацијом од типичних 20 процената, трансмитери су ограничени на мање од 50-процентне ефикасности. У Доертијевом дизајну, чак и са нултом модулацијом, трансмитер може остварити ефикасност барем у висини од 60 процената.

Доертијев појачавач остаје у употреби у AM трансмитерима велике снаге, али код AM трансмитера ниске снаге јавља се појава појачавача са вакуумском цијеви током 1980-тих, као и низ других појачавача који би могли бити успјешније укључивани и искључивани узимајући у обзир улазни аудио. Међутим, интересовање за Доертијеву конфигурацију је повећано појавом мобилних телефона и бежичних Интернет апликација гдје сума неколико константних корисника креира укупни AM резултат. Главни изазов за Доертијев појачавач за дигиталну трансмисију јесте у спајању двије фазе и добијање појачавача Класе C који се веома брзо укључује и искључује.

У последење вријеме појачавачи се у великој мјери употребљавају у мобилним базним станицама. Имплементације за трансмитере у мобилним уређајима су такође приказане.

Коло појачавача

Коло појачавача

Улазни сигнал се доводи кроз кондензатор C1 на базу транзистора Q1. Кондензатор омогућава пролаз наизменичној компоненти сигнала, али не пропушта једносмерни напон који постоји на разделнику напона R1 и R2 тако да било које претходно коло није под његовим утицајем. Транзистори Q1 и Q2 формирају диференцијални појачавач (појачавач који умножава разлику између два улаза за неку константу) у аранжману познатом као дугачко коло. Овај аранжман се употребљава за конвенцијалну подршку негативне повратне везе која се напаја од излаза до Q2 и R8.

Негативна повратна веза у диференцијаном појачавачу омогућава да упоређује улазни и излазни сигнал. Појачани сигнал из Q1 се директно доводи до другог степена, Q3, који је реализован са заједничким емитером и који даје појачање сигнала и једносмерни преднапон за излазни степен, Q4 и Q5. Отпорник R6 представља оптерећење за Q3 (боље решење би вјероватно употребљавао неку форму активног оптерећења). Претходни појачавачки елементи раде у класи A. Излазни пар је push-pull комбинација транзистора класе AB која се зове и комплементарни пар. Они обезбјеђују већину појачања струје и директно снабдевају потрошач који је повезан преко кондензатора, да би се блокирала једносмерна компонента струје. Диоде D1 и D2 обезбјеђују константан преднапон за излазни пар тако да је попречно изобличење минимизовано. То значу да диоде утичу да излазни степен ради у класи AB (будући да држе спој база-емитер на граници проводности).

Дизајн је једноставан, али је добра основа за практични дизајн зато што аутоматски стабилизује своју оператвну тачку пошто повратна веза интерно дјелује од DC кроз аудио опсег и даље. Даљи елементи кола би вјероватно били нађени у реалном дизајну који би фреквенцијски одзив поставили изнад потребног опсега за превенцију могућности нежељених осцилација. Такође, употреба фиксираног преднапона диоде као што је приказано овдје може изазвати проблеме ако диоде нијесу електрично и термално повезане са излазним транзисторима - ако су излазни транзистори укључени предуго они се могу лако прегријати и оштетити пошто пуна струја из напајања није ограничена на овој фази.

Уобичајена ситуација за помоћ у процесу стабилизације излазних уређаја подразумијева укључење неких емитерских отпорника, типично један ом или више. Прорачунавање вриједности отпора кола и кондензатора врши се базирањем на већ коришћеним компонентама.

За основе појачавача радио фреквенција погледати Cevni radiofrekventni pojačavači.

Напомене о имплементацији

Стварни свијет појачавача није перфектан.

Једна од последица је та да напање може утицати на излаз и мора бити узето у обзир приликом дизајнирања појачавача.
Коло појачавача има перформансе „отворене петље“ и то може бити описано уз помоћ различитих параметара (појачања, излазне импедансе, дисторзије, опсега, односа сигнал-шум и слично).
Многи савремени појачавачи користе негативну повратну (негативна повратна спрега) везу да би се појачање држало на жељеном нивоу.

Различите методе у напајању резултују многим моделима преднапона (биас). Биас је техника према којој се активни уређаји постављају тако да раде у одређеном режиму или помоћу којих DC компонента излазног сигнала бива постављена на ред максималног доступног напона. Већина појачавача користи неколико уређаја на свакој фази и они су специфично повезани према поларитету. Повезани уређаји са инвертованим поларитетом зову се комплементарни парови. Појачавачи класе A генерално користе само један уређај осим ако напајње није постављено тако да обезбјеђује и позитивне и негативне напоне јер у том случају се морају користити дуални уређаји симетричног дизајна. Појачавачи Класе C, по дефинициији, користе напајање једног поларитета.

Појачавачи често имају вишеструке фазе у каскадама да би се повећао учинак. Свака фаза ових уређаја може бити различитог типа појачања у циљу задовољења потреба сваке фазе. На примјер, прва фаза би могла бити Класе A, напајање Класе AB push-pull и на крају излазна фаза Класе G, где је важна предност снаге сваког типа уз минимизацију слабости.

Спољашње везе