FMUSER- เพาเวอร์แอมป์คืออะไร? ประเภทคลาสแอปพลิเคชัน

เครื่องขยายเสียงเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการเพิ่มขนาดแรงดัน / กระแส / กำลังของสัญญาณอินพุต ใช้สัญญาณไฟฟ้า / รูปคลื่นที่อ่อนแอและสร้างรูปแบบของคลื่นที่แรงขึ้นคล้าย ๆ กันที่เอาต์พุตโดยใช้แหล่งพลังงานภายนอก

ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับสัญญาณอินพุทแอมปลิฟายเออร์จะถูกจำแนกอย่างกว้าง ๆ เป็นแอมป์ปัจจุบัน, แรงดันและเพาเวอร์ ในบทความนี้เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับเพาเวอร์แอมป์อย่างละเอียด

เพาเวอร์แอมป์คืออะไร
เพาเวอร์แอมป์เป็นแอมป์อิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มขนาดกำลังของสัญญาณอินพุตที่กำหนด พลังของสัญญาณอินพุทจะเพิ่มขึ้นในระดับที่สูงพอที่จะขับโหลดอุปกรณ์เอาต์พุตเช่นลำโพงหูฟังเครื่องส่งสัญญาณ RF เป็นต้น 

ต่างจากแรงดันไฟฟ้า / แอมพลิฟายเออร์ปัจจุบันเพาเวอร์แอมป์ออกแบบมาเพื่อขับโหลดโดยตรงและใช้เป็นบล็อกสุดท้ายในโซ่แอมป์

สัญญาณอินพุตไปยังเพาเวอร์แอมป์จำเป็นต้องสูงกว่าระดับที่กำหนดไว้ ดังนั้นแทนที่จะส่งสัญญาณเสียงดิบ / RF ไปยังแอมพลิฟายเออร์โดยตรงมันจะถูกขยายสัญญาณล่วงหน้าโดยใช้แอมป์ปัจจุบัน / แรงดันไฟฟ้าและจะถูกส่งเป็นอินพุตไปยังเพาเวอร์แอมป์หลังจากทำการแก้ไขที่จำเป็น คุณสามารถสังเกตแผนภาพบล็อกของเครื่องขยายเสียงและการใช้เครื่องขยายเสียงด้านล่าง

บล็อกไดอะแกรมเครื่องขยายเสียง

ในกรณีนี้จะใช้ไมโครโฟนเป็นแหล่งสัญญาณเข้า ขนาดของสัญญาณจากไมโครโฟนไม่เพียงพอสำหรับเพาเวอร์แอมป์ ดังนั้นก่อนจะขยายสัญญาณล่วงหน้าที่แรงดันและกระแสจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย จากนั้นสัญญาณจะถูกส่งผ่านวงจรควบคุมเสียงและระดับเสียงซึ่งทำการปรับแต่งรูปคลื่นเสียงให้สวยงาม ในที่สุดสัญญาณจะถูกส่งผ่านเพาเวอร์แอมป์และเอาต์พุตจากเพาเวอร์แอมป์จะถูกส่งไปยังลำโพง

ประเภทของเพาเวอร์แอมป์
เพาเวอร์แอมป์จะแบ่งออกเป็นสามประเภทขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์เอาต์พุตที่เชื่อมต่อ

เครื่องขยายเสียงพลังเสียง
เพาเวอร์แอมป์ประเภทนี้ใช้สำหรับเพิ่มขนาดกำลังของสัญญาณเสียงที่อ่อนลง แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ในวงจรขับลำโพงของโทรทัศน์โทรศัพท์มือถือ ฯลฯ อยู่ในหมวดหมู่นี้

เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงพลังเสียงมีตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวัตต์ (เช่นในเครื่องขยายเสียงหูฟัง) ไปจนถึงหลายพันวัตต์ (เช่นเครื่องขยายเสียงพลังเสียงในระบบ Hi-Fi / โฮมเธียเตอร์)

ตัวขยายกำลังคลื่นความถี่วิทยุ
การส่งสัญญาณแบบไร้สายต้องการคลื่นที่ถูกมอดูเลตเพื่อส่งในระยะทางไกลผ่านทางอากาศ สัญญาณจะถูกส่งโดยใช้เสาอากาศและช่วงของการส่งขึ้นอยู่กับขนาดของพลังงานของสัญญาณที่ส่งไปยังเสาอากาศ

สำหรับการส่งสัญญาณไร้สายเช่นการกระจายสัญญาณ FM เสาอากาศต้องใช้สัญญาณอินพุตที่กำลังหลายพันกิโลวัตต์ ที่นี่มีการใช้เครื่องขยายสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุเพื่อเพิ่มกำลังของคลื่นมอดูเลตให้อยู่ในระดับที่สูงพอสำหรับการเข้าถึงระยะการส่งสัญญาณที่ต้องการ

แอมป์ไฟ DC
ตัวขยายกำลังไฟฟ้ากระแสตรงใช้เพื่อขยายกำลังของสัญญาณ PWM (ปรับความกว้างพัลส์) พวกเขาจะใช้ในระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการสัญญาณพลังงานสูงในการขับเคลื่อนมอเตอร์หรือแอคทูเอเตอร์ พวกเขารับข้อมูลจากระบบไมโครคอนโทรลเลอร์เพิ่มกำลังและป้อนสัญญาณขยายไปยังมอเตอร์ DC หรือแอคทูเอเตอร์

คลาสแอมป์พาวเวอร์
มีหลายวิธีในการออกแบบวงจรขยายกำลัง ลักษณะการทำงานและเอาต์พุตของการกำหนดค่าวงจรแต่ละแบบนั้นแตกต่างกัน

เพื่อแยกความแตกต่างลักษณะและพฤติกรรมของวงจรขยายกำลังเสียงที่แตกต่างกันคลาส Power Amplifier จะใช้ในการกำหนดสัญลักษณ์ตัวอักษรเพื่อระบุวิธีการทำงาน

พวกเขาแบ่งออกเป็นสองประเภท เพาเวอร์แอมป์ออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณอะนาล็อกภายใต้หมวดหมู่ A, B, AB หรือ C เพาเวอร์แอมป์ออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณดิจิตอล Pulse Width Modulated (PWM) ภายใต้ D, E, F ฯลฯ

เพาเวอร์แอมป์ที่ใช้กันมากที่สุดคือแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ในวงจรเครื่องขยายเสียงและมาอยู่ในคลาส A, B, AB หรือ C ดังนั้นเรามาดูรายละเอียดกันดีกว่า

เพาเวอร์แอมป์ Class A
รูปแบบของคลื่นอนาล็อกประกอบด้วยความคิดฟุ้งซ่านในเชิงบวกและต่ำ ในแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้จะใช้รูปคลื่นของอินพุตทั้งหมดในกระบวนการขยายสัญญาณ

ทรานซิสเตอร์เดี่ยวถูกใช้เพื่อขยายทั้งส่วนบวกและลบครึ่งหนึ่งของรูปคลื่น สิ่งนี้ทำให้การออกแบบเป็นไปอย่างเรียบง่ายและทำให้แอมพลิฟายเออร์คลาส A เป็นแอมพลิไฟเออร์ประเภทที่ใช้กันมากที่สุด แม้ว่าเพาเวอร์แอมป์ระดับนี้จะถูกแทนที่ด้วยการออกแบบที่ดีกว่า แต่ก็ยังคงเป็นที่นิยมในหมู่มือสมัครเล่น

ในแอมพลิฟายเออร์ระดับนี้จะมีการใช้งานองค์ประกอบ (ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับขยายซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ในกรณีนี้) ตลอดเวลาแม้ว่าจะไม่มีสัญญาณอินพุต สิ่งนี้สร้างความร้อนจำนวนมากและลดประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์คลาส A ถึง 25% ในรูปแบบปกติและ 50% ในรูปแบบหม้อแปลงคู่

มุมการนำไฟฟ้า (ส่วนของรูปคลื่นที่ใช้สำหรับการขยายเสียงออกจาก 360 °) สำหรับเครื่องขยายเสียงคลาส A คือ 360 ° ดังนั้นระดับความผิดเพี้ยนของสัญญาณจึงน้อยลงทำให้ประสิทธิภาพของความถี่สูงดีขึ้น

เพาเวอร์แอมป์ Class B
เพาเวอร์แอมป์ Class B ได้รับการออกแบบเพื่อลดประสิทธิภาพและปัญหาความร้อนที่มีอยู่ในแอมพลิฟายเออร์ Class A แทนที่จะเป็นทรานซิสเตอร์ตัวเดียวในการขยายรูปคลื่นทั้งหมดแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้ใช้ทรานซิสเตอร์เสริมสองตัว

ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งขยายสัญญาณบวกครึ่งหนึ่งของรูปคลื่นและอีกครึ่งขยายสัญญาณลบของรูปคลื่น ดังนั้นอุปกรณ์แอคทีฟแต่ละตัวจะทำหน้าที่เป็นรูปคลื่นครึ่งหนึ่ง (180 °) และอีกสองตัวเมื่อรวมกันขยายสัญญาณทั้งหมด

เพาเวอร์แอมป์ Class B

ประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์คลาส B นั้นได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่าแอมป์คลาส A เนื่องจากการออกแบบทรานซิสเตอร์สองตัว พวกเขาสามารถเข้าถึงประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีประมาณ 75% เพาเวอร์แอมป์ของคลาสนี้ใช้ในอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่เช่นวิทยุ FM และวิทยุทรานซิสเตอร์

เนื่องจากการซ้อนทับของรูปคลื่นสองส่วนจึงมีการบิดเบือนเล็กน้อยในภูมิภาคครอสโอเวอร์ เพื่อลดความผิดเพี้ยนของสัญญาณแอมพลิฟายเออร์คลาส AB ได้รับการออกแบบ

เครื่องขยายเสียงคลาส AB
แอมพลิฟายเออร์คลาส AB เป็นการรวมกันของแอมป์คลาส A และคลาส B แอมพลิฟายเออร์คลาสนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดปัญหาประสิทธิภาพที่น้อยลงของแอมป์คลาส A และการบิดเบือนของสัญญาณที่ภูมิภาคครอสโอเวอร์ในแอมป์คลาส B

มันรักษาการตอบสนองความถี่สูงเช่นในเครื่องขยายเสียง Class A และประสิทธิภาพที่ดีเช่นเดียวกับเครื่องขยายเสียงคลาส B การรวมกันของไดโอดและตัวต้านทานถูกนำมาใช้เพื่อให้แรงดันไบอัสน้อยซึ่งช่วยลดการบิดเบือนของรูปคลื่นที่อยู่ใกล้กับภูมิภาคครอสโอเวอร์ ประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อย (60%) เนื่องจากสิ่งนี้

เครื่องขยายเสียงคลาส C
การออกแบบแอมพลิฟายเออร์คลาส C ช่วยให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ลดมุมเชิงเส้นตรง / การนำความร้อนซึ่งต่ำกว่า 90 ° กล่าวอีกนัยหนึ่งมันเสียสละคุณภาพของการขยายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

มุมการนำน้อยกว่าแสดงถึงการบิดเบือนที่มากขึ้นดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการขยายเสียง พวกมันถูกใช้ในออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงและการขยายสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ

เครื่องขยายเสียงคลาส C โดยทั่วไปมีโหลดที่ปรับซึ่งกรองและขยายสัญญาณอินพุตของความถี่ที่แน่นอนและรูปคลื่นของความถี่อื่น ๆ จะถูกยกเลิก

เครื่องขยายเสียงคลาส C

ในเพาเวอร์แอมป์ประเภทนี้ส่วนประกอบที่ใช้งานจะดำเนินการเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าเข้าสูงกว่าระดับที่กำหนดซึ่งจะช่วยลดการกระจายพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพ

คลาสเพาเวอร์แอมป์อื่น ๆ
เพาเวอร์แอมป์คลาส D, E, F, G ฯลฯ ใช้สำหรับขยายสัญญาณดิจิตอลมอดูเลตแบบ PWM พวกเขามาอยู่ในหมวดหมู่ของเพาเวอร์แอมป์สวิทช์เพาเวอร์และเปิดเอาต์พุตอย่างต่อเนื่องหรือปิดตลอดเวลาโดยไม่ต้องมีระดับอื่น ๆ

ด้วยความเรียบง่ายนี้เพาเวอร์แอมป์ที่ตกลงมาในคลาสที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถเข้าถึงประสิทธิภาพทางทฤษฎีได้มากถึง (90-100)%

การใช้งาน
ด้านล่างนี้เป็นแอพพลิเคชั่นของเพาเวอร์แอมป์ในภาคต่างๆ

เครื่องใช้ไฟฟ้า:

 เครื่องขยายเสียงพลังเสียงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเกือบทุกประเภทตั้งแต่เตาไมโครเวฟหูฟังโทรทัศน์โทรทัศน์โทรศัพท์มือถือและระบบโฮมเธียเตอร์ไปจนถึงระบบการแสดงละครและคอนเสิร์ตเสริม

อุตสาหกรรม: 

เพาเวอร์แอมป์แบบสวิตชิ่งใช้สำหรับควบคุมระบบแอคชูเอเตอร์ส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมเช่นเซอร์โวและมอเตอร์กระแสตรง

การสื่อสารไร้สาย: 

แอมพลิฟายเออร์กำลังสูงมีความสำคัญในการส่งสัญญาณมือถือหรือการส่งสัญญาณ FM ไปยังผู้ใช้ ระดับพลังงานที่สูงขึ้นเกิดขึ้นได้เนื่องจากแอมพลิไฟเออร์เพิ่มอัตราการถ่ายโอนข้อมูลและการใช้งาน พวกเขายังใช้ในอุปกรณ์สื่อสารผ่านดาวเทียม