Els amplificadors de potència es classifiquen segons com funcionen, concretament segons el segment i la durada de la conducció del cicle d'entrada. Els amplificadors de potència es classifiquen en classes A, AB, C, D i E. Aquest article proporcionarà una anàlisi completa dels amplificadors de classe A.
Amplificador de classe A
L'amplificador de potència de classe A condueix el corrent contínuament durant tot el cicle del senyal d'entrada. A causa de la seva baixa eficiència, aquesta classe d'amplificador s'utilitza menys sovint en etapes de potència més alta.
Principi de funcionament de l'amplificador de classe A
L'objectiu principal dels amplificadors de classe A és minimitzar la presència de soroll assegurant que la forma d'ona del senyal es mantingui dins de la regió no lineal de la característica d'entrada del transistor, és a dir, entre 0V i 0,6V. La disposició bàsica de l'amplificador de classe A es mostra a continuació:
En els amplificadors de classe A, una part important de la potència generada per l'amplificador es dissipa en forma de calor, donant lloc a residus. La raó principal de la baixa eficiència dels amplificadors de classe A és la polarització contínua dels transistors, que resulta en un petit flux de corrent fins i tot en absència d'un senyal d'entrada.
Els amplificadors de classe A també es poden acoblar directament. Un amplificador de classe A d'acoblament directe connecta la càrrega a la sortida del transistor mitjançant un transformador. Un transformador d'acoblament facilita la concordança d'impedància efectiva entre la càrrega i la sortida, contribuint així a augmentar l'eficiència.
El circuit consta de resistències divisores de tensió R1 i R2, així com una resistència de polarització i un emissor Re, que serveixen per estabilitzar el circuit. Un condensador de bypass CE i la resistència Re es connecten en paral·lel a l'emissor per reduir els efectes transitoris. El condensador d'entrada, també conegut com a condensador d'acoblament (Cin), serveix per acoblar la tensió CA del senyal d'entrada a la base del transistor alhora que impedeix que passi el corrent continu de l'etapa anterior.
En principi, el flux de corrent passa per la càrrega resistiva del col·lector, donant lloc a una dissipació de corrent continu. Per tant, la potència de corrent continu (CC) es transforma en energia tèrmica dins de la càrrega sense generar una sortida de corrent altern (CA). Tanmateix, no es recomana transferir directament el corrent elèctric a través del dispositiu de sortida. Per tant, per aconseguir aquest objectiu, s'aplica una configuració específica mitjançant l'ús d'un transformador adequat per establir una connexió entre la càrrega i l'amplificador, tal com es veu al diagrama esmentat anteriorment.
Coincidència d'impedància
El procés d'aconseguir la concordança d'impedància implica canviar la impedància de sortida de l'amplificador de manera que coincideixi amb la seva impedància d'entrada.
La concordança d'impedància es pot aconseguir seleccionant acuradament el nombre de voltes al bobinatge principal per assegurar-se que la seva impedància total coincideix amb la de la impedància de sortida del transistor. De la mateixa manera, s'ha de triar el nombre de voltes del bobinatge secundari per crear una impedància neta que coincideixi també amb la impedància d'entrada.
Característiques de sortida
A partir del diagrama següent, és evident que el punt Q està situat amb precisió al punt mitjà de la línia de càrrega de CA i el transistor continua sent conductor durant tota la forma d'ona d'entrada. L'eficiència màxima és del 50% als amplificadors de classe A.
En aplicacions pràctiques, l'eficiència del sistema es pot reduir significativament, potencialment fins a un 25%, a causa de factors com l'acoblament capacitiu i la presència de càrregues inductives com els altaveus. En altres paraules, gairebé el 75% de l'energia es malgasta dins de l'amplificador. Una part important de la dissipació de potència es produeix com a calor dins dels components actius, especialment els transistors.
Conclusió
Els amplificadors de classe A amplifiquen i condueixen el senyal d'entrada complet a la sortida. Funcionen sense interrupcions i tenen una configuració molt senzilla. Tanmateix, a causa del funcionament continu, són propensos a la pèrdua d'energia i requereixen dissipadors de calor per mitigar els efectes de la calefacció.