Amplifiers-transformer-coupled-class-a-power-amplifier
トランス結合クラスA電力増幅器
前の章で説明したクラスA電力増幅器は、AC入力電源の全サイクルで出力電流が流れる回路です。 また、低出力電力や効率などの短所についても学びました。 これらの影響を最小限に抑えるために、トランス結合クラスA電力増幅器が導入されています。
- クラスAパワーアンプ*の構成は、下図の助けを借りて理解できます。 これは通常のアンプ回路に似ていますが、コレクタ負荷のトランスに接続されています。
ここで、R〜1〜とR〜2〜は潜在的な分割器の配置を提供します。 抵抗器Reは安定化を提供し、C〜e〜はバイパスコンデンサ、R〜e〜は交流を防止します。 電圧。 ここで使用するトランスは、降圧トランスです。
トランスの高インピーダンス一次側は、高インピーダンスコレクタ回路に接続されています。 低インピーダンスのセカンダリは負荷に接続されています（一般的にラウドスピーカー）。
トランスフォーマーアクション
コレクター回路で使用されるトランスは、インピーダンス整合用です。 R〜L〜は、変圧器の2次側に接続された負荷です。 R〜L〜 'は、変圧器の一次側の反射負荷です。
プライマリのターン数はn〜1〜で、セカンダリのターン数はn〜2〜です。 V〜1〜およびV〜2〜を一次および二次電圧とし、I〜1〜およびI〜2〜をそれぞれ一次および二次電流とします。 次の図は、トランスを明確に示しています。
私達はことを知っています
$$ \ frac \ {V_1} \ {V_2} = \ frac \ {n_1} \ {n_2} \：and \：\ frac \ {I_1} \ {I_2} = \ frac \ {n_1} \ {n_2} $ $
Or
V_1 = \ frac \ {n_1} \ {n_2} V_2 \：and \：I_1 = \ frac \ {n_1} \ {n_2} I_2
それゆえ
\ frac \ {V_1} \ {I_1} = \ left（\ frac \ {n_1} \ {n_2} \ right）^ 2 \ frac \ {V_2} \ {I_2}
しかし、V〜1〜/I〜1〜= R〜L〜 ’=有効な入力抵抗
そして、V〜2〜/I〜2〜= R〜L〜=有効出力抵抗
したがって、
R_L ’= \ left（\ frac \ {n_1} \ {n_2} \ right）^ 2 R_L = n ^ 2 R_L
どこで
$$ n = \ frac \ {number \：of \：ターン\：in \：プライマリ} \ {number \：of \：ターン\：in \：セカンダリ} = \ frac \ {n_1} \ {n_2} $ $
パワーアンプは、降圧トランスで適切な巻数比をとることでマッチングできます。
回路動作
信号によるコレクタ電流のピーク値がゼロ信号コレクタ電流に等しい場合、最大交流 出力が得られます。 したがって、完全な増幅を実現するには、動作点が負荷線の中心にある必要があります。
信号が適用されると、動作点は明らかに異なります。 コレクタ電圧は、コレクタ電流と逆相で変化します。 コレクタ電圧の変動は、トランスの一次側に現れます。
回路解析
プライマリの電力損失は、抵抗が非常に小さいため、無視できると想定されています。
DC状態での入力電力は
（P _ \ {in}）_ \ {dc} =（P _ \ {tr}）_ \ {dc} = V _ \ {CC} \ times（I_C）_Q
クラスAアンプの最大容量では、電圧は（V〜ce〜）〜max〜からゼロに、電流は（I〜c〜）〜max〜からゼロにスイングします。
それゆえ
V _ \ {rms} = \ frac \ {1} \ {\ sqrt \ {2}} \ left [\ frac \ {（V _ \ {ce}）_ \ {max}-（V _ \ {ce}） _ \ {min}} \ {2} \ right] = \ frac \ {1} \ {\ sqrt \ {2}} \ left [\ frac \ {（V _ \ {ce}）_ \ {max}} \ {2} \ right] = \ frac \ {2V _ \ {CC}} \ {2 \ sqrt \ {2}} = \ frac \ {V _ \ {CC}} \ {\ sqrt \ {2}}
I _ \ {rms} = \ frac \ {1} \ {\ sqrt \ {2}} \ left [\ frac \ {（I_C）_ \ {max}-（I_C）_ \ {min}} \ { 2} \ right] = \ frac \ {1} \ {\ sqrt \ {2}} \ left [\ frac \ {（I_C）_ \ {max}} \ {2} \ right] = \ frac \ {2 （I_C）_Q} \ {2 \ sqrt \ {2}} = \ frac \ {（I_C）_Q} \ {\ sqrt \ {2}}
したがって、
（P_O）_ \ {ac} = V _ \ {rms} \ times I _ \ {rms} = \ frac \ {V _ \ {CC}} \ {\ sqrt \ {2}} \ times \ frac \ {（ I_C）_Q} \ {\ sqrt \ {2}} = \ frac \ {V _ \ {CC} \ times（I_C）_Q} \ {2}
したがって、
コレクター効率= $ \ frac \ {（P_O）_ \ {ac}} \ {（P _ \ {tr}）_ \ {dc}} $
Or,
（\ eta）_ \ {collector} = \ frac \ {V _ \ {CC} \ times（I_C）_Q} \ {2 \ times V _ \ {CC} \ times（I_C）_Q} = \ frac \ { 1} \ {2}
= \ frac \ {1} \ {2} \ times 100 = 50 \％
クラスA電力増幅器の効率は30％近くになりますが、トランス結合のクラスA電力増幅器を使用することで50％に改善されています。
利点
トランス結合クラスA電力増幅器の利点は次のとおりです。
- ベース抵抗またはコレクタ抵抗の信号電力の損失はありません。
- 優れたインピーダンス整合が達成されます。
- ゲインが高い。
- DC絶縁が提供されます。
デメリット
トランス結合クラスA電力増幅器の欠点は次のとおりです。
- 低周波信号は比較的増幅されません。
- ハムノイズはトランスによって発生します。
- トランスフォーマーはかさばり、高価です。
- 周波数応答が悪い。
アプリケーション
トランス結合クラスA電力増幅器の用途は次のとおりです。
- この回路では、インピーダンス整合が主要な基準になります。
- これらはドライバーアンプとして使用され、出力アンプとして使用されることもあります。
