Классы усилителей мощности

Усилители являются важнейшим компонентом радиочастотных и радиочастотных систем, которые можно разделить на малошумящие усилители, усилители с высоким коэффициентом усиления, усилители средней мощности и усилители высокой мощности. По конструкции и рабочим характеристикам их можно разделить на классы A, AB, B, C.

Усилители класса А - это усилители с высоким коэффициентом усиления и высокой линейностью. Усилители класса А используются для малосигнальных и малошумящих усилителей, обычно в качестве предварительных усилителей фронтальных усилителей приемников или усилителей мощности. Усилитель класса AB сочетает в себе преимущества усилителя класса A и усилителя класса B, создавая более совершенную конструкцию усилителя. Усилители классов B и C имеют высокую эффективность использования мощности и высокое содержание гармоник в выходном сигнале, что требует применения внешней схемы смешивания или фильтра. Здесь мы рассмотрим различные классы усилителей, а также их преимущества и недостатки. 

Усилитель класса А 
Усилители класса А считаются лучшим классом усилителей, в основном благодаря отличной линейности, высокому коэффициенту усиления и низкому уровню искажений сигнала при правильном проектировании. Угол проводимости усилителя класса А составляет 360 градусов, максимальная теоретическая эффективность 25% достигается при использовании обычных конфигураций (теоретически лучшая - 50%). 

Преимущества усилителей мощности класса А 
- Высочайшая линейность 
- Отсутствие искажений 
- Выходной сигнал такой же, как и входной 
- Низкий уровень искажений сигнала 
- Простая конструкция 
Недостатки усилителей класса А 
- Низкая эффективность 
- Высокие потери мощности

Усилитель класса B 
Усилители класса B значительно эффективнее усилителей класса A. Угол проводимости усилителя класса B составляет 180 градусов. Теоретический максимальный КПД усилителя мощности класса B составляет 78,5%. В усилителях класса B положительная и отрицательная половины сигналов, которые распределяются по разным частям схем, и выходное устройство включаются и выключаются непрерывно. В базовых усилителях класса B используются два взаимодополняющих транзистора - FET и биполярный. 

Преимущества усилителей мощности класса B 
- Низкий постоянный ток смещения 
- Более мощные выходы, чем у класса А 
- Более эффективные, чем класс А 
Недостатки усилителей класса B 
- Перекрестные искажения 
- Больше искажений, чем в классе А

Усилитель класса AB 
Угол проводимости усилителя класса AB составляет чуть больше 180°, но гораздо меньше 360° в зависимости от величины используемого дополнительного смещения. КПД усилителей мощности класса AB достигает примерно 50-60 %. Поскольку класс A имеет проблему низкого КПД, а класс B - проблему искажений, класс AB создан для устранения этих двух проблем, используя преимущества обоих классов. 

Преимущества усилителей мощности класса AB 
- Меньше гармонических искажений 
- Высокая эффективность по сравнению с классом A 
- Устранение перекрестных искажений 

Недостатки усилителей класса AB 
- Большая стоимость 
- Более сложная конструкция схемы 
- Более низкий КПД по сравнению с классом B

Усилитель мощности класса C 
Угол проводимости для класса C составляет менее 180°. Обычно он составляет около 90°, что означает, что транзистор остается незадействованным более половины входного сигнала. Эффективность усилителя класса C высока, а линейность плохая.