Zesilovač

Z Multimediaexpo.cz

Zesilovač

Zesilovač je elektronické zařízení, které je schopno transformací elektrické energie z vnějšího napájecího zdroje měnit parametry vstupního signálu. Z hlediska elektroniky bývá považován za aktivní dvojbran (nelineární), který je tvořen zesilovacím prvkem a pomocnými obvody zajišťující nastavení a stabilizaci pracovního bodu.

Obvykle zesilovač slouží především k zesílení amplitudy signálu, nebo jeho úrovně (u stejnosměrných zesilovačů), na požadovanou hodnotu. Používá se ale i v zapojeních, kde je potřeba změnit tvar signálu a jiných.

Obsah

Rozdělení zesilovačů

Zesilovače můžeme dělit podle konstrukce, zesilovacího média, podle velikosti budícího signálu, podle typu budícího signálu nebo například podle třídy zapojení. Obvykle udávanými parametry jsou u nich zisk, šířka zesilovaného pásma a zkreslení.

Často bývá v zařízeních použita kombinace zesilovačů které signál upravují postupně – nejprve je zesílen předzesilovačem, potom zesilovačem (který by ale s nepředzesíleným signálem nebyl schopen pracovat) a nakonec výkonový zesilovač.

Podle použitých aktivních součástek

Podle druhu a kmitočtu vstupního signálu

Podle velikosti vstupního (budícího) signálu

  • předzesilovače - zesilují signály malé úrovně
  • výkonové zesilovače – zesilují signály z předzesilovačů na požadovaný výkon

Podle počtu stupňů

  • jednostupňové
  • vícestupňové

Podle šířky přenášeného (zesilovaného) kmitočtového pásma

  • úzkopásmové
  • širokopásmové

Podle vazby mezi zesilovacími stupni

Podle polohy klidového pracovního bodu

Třída A

Třídou A rozumíme nejjednodušší řešení, ve kterém výstupní tranzistory (nebo elektronky) vedou (tj. nebudou zcela uzavřeny) bez ohledu na časový průběh výstupního signálu. V této souvislosti pak hovoříme o vysoké linearitě, ale malé účinnosti.

Třída B

U zesilovačů, pracujících ve třídě B, vedou výstupní tranzistory jen v rámci jedné půlperiody (180 °) časového průběhu vstupního signálu. Jinými slovy, k zesílení celého signálu budeme potřebovat dva prvky, jeden zpracuje kladné výstupní úrovně a druhý ty zbývající – záporné. Třída B sice vykazuje ve srovnání s předchozím případem mnohem větší účinnost, trpí však zásadním přechodovým zkreslením v oblasti, kde výstupní signál prochází nulou. (Ve skutečnosti v reálném zesilovači při velmi malých signálech budou pracovat v obou půlvnách oba tranzistory, protože klidový proud v praxi nemůže být nulový.)

Třída AB

Kompromisem mezi třídami A a B je třída AB, kterou charakterizuje větší účinnost (ve srovnání s třídou A) a menší zkreslení (srovnáme–li s třídou B). Za vše může jednoduchý posun pracovního bodu obou tranzistorů tak, aby vedly i v oblasti minimálních amplitud, kde jinak výchozí třída B vykazuje nepříjemné nelinearity. V praxi to pak znamená aktivitu obou tranzistorů i v případě malých signálů (třída A). Při větších amplitudách je jeden z tranzistorů po část periody zcela uzavřen.

Třída C

Pro nízkofrekvenční zapojení nemá význam, zato ve VF technice se dobře uplatní pro vysílače AM a FM. Tranzistor není otevřen ani polovinu periody vstupního signálu (předpětí báze). Pracovní bod C se pohybuje v aktivní oblasti po mnohem kratší dobu než je 180º a nachází se na „prodloužené“ převodní charakteristice.Vzniklé zkreslení není překážkou, jestliže je v kolektoru VF rezonanční obvod.Zesilovač vyžaduje větší budící signál, ale zároveň pracuje s nejvyšší účinností.

Třída D

Zesilovače třídy D produkují pulsně zpracovaný signál s kmitočtem, výrazně přesahujícím nejvyšší složky, které ještě potřebujeme reprodukovat. Odezva výstupního, dolnopropustného filtru pak odpovídá přivedenému vstupnímu signálu. Základní výhodou celé struktury je vysoká účinnost, která často přesáhne i 90 %, protože výstupní tranzistory jsou během své činnosti buď zcela sepnuty nebo úplně deaktivovány. Tímto způsobem naprosto vyloučíme účast lineární oblasti daného tranzistoru, která je příčinou neúčinnosti zbylých metod. Moderní zesilovače třídy D přitom v otázce věrné reprodukce dosahují výsledků srovnatelných s třídou AB.

Třída G

Třída G se velmi podobá zesilovacím strukturám třídy AB, snad jen s tím rozdílem, že s radostí využije dvě nebo i více napájecích hladin. Pokud potřebujeme zpracovat malé signálové úrovně, zesilovač zvolí nižší napájení. Porostou – li amplitudy, pomůže si celá struktura vyšší hladinou napájecího napětí. Zesilovače třídy G tak mohou ve srovnání s třídou AB promrhat méně drahocenné energie, protože maximální velikost napájecího napětí využijí jen v případě skutečné potřeby, zatímco zesilovače třídy AB poběží z plného napájení neustále.

Třída H

Zesilovače třídy H regulují své napájecí napětí s cílem minimalizovat napěťové úbytky na koncovém stupni. Praktické provedení pak zahrnuje větší počet diskrétních úrovní nebo dokonce plynule nastavitelnou velikost napájecího napětí. Ačkoli se na první pohled může velmi podobat způsobu, kterým snižuje výkonové ztráty třída G, nebudeme v případě třídy H nutně vyžadovat více napájecích zdrojů. Tento přístup je při obecném srovnání s jinými návrhy komplexnější, protože vyžaduje speciální struktury, kterými zajistí předvídatelnost změn i následné řízení napájení.

Podle zapojení tranzistorů

Podle zaměření

Související články

Literatura

KESL, Jan. Elektronika I - analogová technika. Praha : BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-143-8.  

Externí odkazy

Citováno z „http://www.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Zesilova%C4%8D“