Třídy elektronických zesilovačů a provozní režimy aktivních zesilovacích zařízení ( elektronek nebo tranzistorů ) jsou tradičně označeny písmeny latinské abecedy . Písmenná označení tříd zesílení lze dodatečně specifikovat sufixem označujícím režim přizpůsobení výkonného stupně se zdrojem signálu (AB1, AB2 atd.) a se zátěží (F1, F2, F3). Zařízení, která kombinují vlastnosti dvou „jednopísmenných“ tříd, lze přiřadit do speciálních tříd, označovaných kombinací dvou písmen (AB, BD, DE a zastaralé BC).
První klasifikace písmen, která platí dodnes (režimy A, B a C), vznikla ve 20. letech 20. století a v roce 1955 byla doplněna o modus neboli třídu D. Výroba vysokofrekvenčních výkonových tranzistorů , která započala v 60. letech 20. století, umožnila postavit hospodárné tranzistorové zesilovače rádiových frekvencí tříd E a F. Důsledné zdokonalování audiofrekvenčních tranzistorových výkonových zesilovačů třídy B vedlo k vývoji tř. Zesilovače G a H. Neexistuje jednotný rejstřík tříd zesílení, proto v různých oblastech elektroniky nebo na různých trzích může stejné písmeno (například S) označovat zásadně odlišná zařízení. Obvody známé v Evropě a Japonsku jako třída G jsou v USA třídou H a naopak [1] . Písmeno, které je široce používáno v jednom oboru elektroniky (třída F s jeho deriváty F1, F2, F3 atd.), může být považováno za "volné" v jiném oboru [2] . Navíc za nimi stojí „třídy zesilovačů“ – ochranné známky výrobních společností a soukromá technická řešení. Některé z nich, například konstrukčně podobné frekvenční zesilovače "třídy S" a "třídy AA" , jsou podrobně popsány v literatuře, jiné jsou známy pouze z reklam výrobců.
V roce 1919 publikoval inženýr z Bellových laboratoří John Morecroft a jeho stážista Harald Fries analýzu činnosti vakuové triody v oscilátoru rádiové nosné . V této práci byly poprvé stanoveny provozní režimy lampy bez přerušení (režim A), s přerušením na polovinu periody (režim B) a na více než polovinu periody (režim C). V roce 1928 publikoval Norman McLachlan v Wireless World první podrobnou analýzu kaskády push-pull v režimech A, B a C. V roce 1931 americký institut rádiových inženýrů (IRE) uznal tuto klasifikaci jako průmyslový standard. Provozní režim zesilovače, přechodný mezi režimy A a B, se nazýval režim AB a byl široce používán v elektronkové technologii a zavedená koncepce režimu BC nebyla zakořeněna [3] [4] [5] [6 ] . V 50. letech 20. století byla klasifikace doplněna o režim neboli třídu D - režim, ve kterém aktivní prvky kaskády pracují v klíčovém (pulsním) režimu. S přechodem průmyslu na tranzistory byly koncepty módů A, AB, B a C přizpůsobeny nové základně prvků, ale zásadně se nezměnily.
Norma IRE byla formulována z hlediska volby řídicích napětí na mřížce lampy, zajišťující kontinuální (A) nebo přerušovaný (B a C) tok anodového proudu. V jiných odvětvích elektroniky se vyvinuly jiné, ekvivalentní formulace: konstruktéři rádiových přijímačů pracovali s koncepcí úhlu vedení harmonického signálu , konstruktéři nízkofrekvenčních zesilovačů a stejnosměrných zesilovačů - volbou pracovního bodu na přenosová (anodová mřížka) nebo výstupní ( napěťově-ampérová ) charakteristika lampy.
V ruské technické literatuře jsou pojmy režimů a tříd A, AB, B a C blízké, ale nezaměnitelné. Koncept modu je aplikován na jeden tranzistor nebo lampu zesilovacího stupně („Mode A“ označuje takový provozní režim zesilovacího prvku ... “ [7] ), koncept třídy je aplikován na zesilovací stupeň nebo zesilovač jako celek. V anglicky psané literatuře se ve všech případech používá jediný koncept třídy („class“).
Režim A je takový režim činnosti zesilovacího prvku (tranzistoru nebo lampy), ve kterém se při jakýchkoliv přípustných okamžitých hodnotách vstupního signálu (napětí nebo proud) nepřeruší proud protékající zesilovacím prvkem . Zesilovací prvek nepřechází do režimu cutoff, není odpojen od zátěže, proto tvar proudu zátěží víceméně přesně opakuje vstupní signál. V konkrétním případě zesilovače harmonických kmitů je režim A režim, ve kterém proud protéká zesilovacím prvkem po celou dobu , to znamená, že úhel vedení 2Θ c je 360° [8] [9] .
Přísnější definice stanoví nejen nepřípustnost cutoff, ale také nepřípustnost saturace (omezení maximálního proudu) zesilovacího prvku. Podle definice M. A. Bonch-Bruevich je „režim A charakteristický tím, že při působení signálu nepřekračuje pracovní bod téměř přímočarý úsek dynamické charakteristiky lampy. Nelineární zkreslení jsou přitom minimální, ale účinnost kaskády se ukazuje jako nízká „kvůli nutnosti průchodu značného klidového proudu zesilovacím prvkem [10] . V tranzistorové radiotechnice se kaskáda, která splňuje uvedenou definici, nazývá podpětí, a kaskáda, ve které je pozorováno saturování nebo proudové omezení na špičce signálu, se nazývá přepětí („napětí“ je v tomto kontextu relativní míra vstupu. amplituda signálu). Provozní režim na hranici podpětí a přepětí se nazývá kritický [11] [12] .
Klidový proud zesilovacího prvku v režimu A musí minimálně překročit špičkový proud daný kaskádou zátěži. Teoretická účinnost takové kaskády s nezkreslenou reprodukcí signálů o maximální dovolené amplitudě je 50 % [13] ; v praxi je mnohem nižší. U jednopólových tranzistorových výkonových zesilovačů je účinnost obvykle 20 %, to znamená, že na 1 W maximálního výstupního výkonu musí výstupní tranzistory odvést 4 W tepla. Kvůli potížím s odvodem tepla tranzistor třídy A UMZCH, na rozdíl od svých lampových protějšků, nedostal distribuci [14] . V nízkovýkonových širokopásmových jednocyklových kaskádách je režim A naopak jediným možným řešením. Všechny ostatní režimy (AB, B a C) v jednocyklovém spínání se vyznačují nepřijatelně vysokými nelineárními zkresleními. V úzkopásmových RF zesilovačích lze harmonické složky generované ořezem zesilovacího prvku účinně odfiltrovat, ale v širokopásmových zesilovačích (UHF, video zesilovače, přístrojové zesilovače) a DC zesilovačích to není možné.
V režimu B je zesilovací prvek schopen reprodukovat buď pouze kladné (elektronky, npn tranzistory) nebo pouze záporné (pnp tranzistory) vstupní signály. Při zesilování harmonických signálů je úhel vedení 180° nebo mírně větší než tato hodnota.
Režim AB je mezi režimy A a B. Klidový proud zesilovače v režimu AB je výrazně větší než v režimu B, ale výrazně menší než proud potřebný pro režim A. Při zesilování harmonických signálů vede zesilovací prvek proud po většinu periody: jedna půlvlna vstupního signálu (pozitivní nebo negativní) je reprodukována bez zkreslení, druhá je silně zkreslená. Úhel vedení 20c takové kaskády je mnohem větší než 180°, ale menší než 360°.
Limitní účinnost ideální kaskády v režimu B na sinusovém signálu je 78,5 % [15] , reálná tranzistorová kaskáda je přibližně 72 %. Těchto indikátorů je dosaženo pouze tehdy, když je výstupní výkon P roven maximálnímu možnému výkonu pro daný odpor zátěže P max (R n ). S klesajícím výstupním výkonem klesá účinnost a roste absolutní ztráta energie v zesilovači. Při výstupním výkonu rovném 1/3 P max (R n ) dosahují ztráty reálné tranzistorové kaskády absolutního maxima 46 % P max (R n ) a účinnost kaskády klesá na 40 %. S dalším poklesem výstupního výkonu klesají absolutní energetické ztráty, ale účinnost dále klesá [16] .
Aby bylo možné reprodukovat jednu půlvlnu vstupního signálu bez zkreslení v oblasti průchodu nulou, musí zesilovač zůstat lineární při nulovém vstupním napětí - proto jsou zesilovací prvky v režimu B vždy nastaveny na malé, ale ne nulové, klidový proud. V elektronkových výkonových zesilovačích v režimu B je klidový proud 5 ... 15 % maximálního výstupního proudu, v tranzistorových zesilovačích - 10 ... 100 mA na tranzistor [17] [18] . Všechny tyto zesilovače jsou push-pull: jedno rameno zesilovače reprodukuje kladnou půlvlnu, druhé zápornou. Na výstupu se sčítají obě půlvlny tvořící minimálně zkreslenou zesílenou kopii vstupního signálu. Při nízkých okamžitých hodnotách výstupního napětí (několik set mV u tranzistorových zesilovačů) pracuje taková kaskáda v režimu A, při vyšších napětích se jedno z ramen sepne a kaskáda se přepne do režimu B.
V moderní literatuře neexistuje shoda na klasifikaci takových push-pull tranzistorových stupňů. Podle Johna Lindseyho Hooda a Boba Cordella by měly být považovány za režim AB [19] [20] . Podle G. S. Tsykina , Douglase Selfa a A. A. Danilova se jedná o režim B. Z jejich pohledu začíná plnohodnotný režim AB při výrazně vyšších klidových proudech (a je doprovázen nižší úrovní přechodového zkreslení) [21] [ 22] [23] .
V režimu C, stejně jako v režimu B, zesilovací prvek reprodukuje pouze kladné nebo pouze záporné vstupní signály. Pracovní bod zesilovacího prvku je však volen tak, že při nulovém vstupním napětí (nebo při nulovém řídicím proudu) je zesilovací prvek zablokován. Proud zesilovacím prvkem nastává až po průchodu řídicího signálu nulou; pokud je tento signál harmonický, pak zesilovač reprodukuje jednu zkreslenou půlvlnu (úhel vedení je menší než 180°) [24] . V podpěťovém režimu C je amplituda vstupního signálu malá, takže zesilovač je schopen reprodukovat vrchol této půlvlny. V přepěťovém režimu C je amplituda vstupního signálu tak velká, že zesilovač zkresluje (odřezává) vrchol půlvlny: takový stupeň převádí sinusový vstupní signál na lichoběžníkové proudové impulsy . Mezní teoretická účinnost podpěťového zesilovače v režimu C, stejně jako v režimu B, je 78,5 %, přepětí - 100 % [15] . Kvůli vysokému nelineárnímu zkreslení jsou zesilovače v C-režimu, a to ani push-pull, nevhodné pro reprodukci širokopásmových signálů (audio, video, DC). V rezonančních zesilovačích rádiových vysílačů jsou naopak hojně využívány pro svou vysokou účinnost. [24] .
V anglicky psané literatuře jsou režimy podpětí i přepětí označovány jako „klasický“ nebo „skutečný“ režim C ( klasická třída C, pravá třída C ) . Moderní vysokofrekvenční výkonové zesilovače obvykle pracují v odlišném, „smíšeném“ režimu C ( anglicky smíšená třída C ), který je někdy přidělen speciálnímu „CD režimu“. Během jedné periody prochází tranzistor takového zesilovače postupně čtyřmi fázemi - cutoff, nárůst kolektorového proudu, saturace a pokles proudu a doba trvání aktivních fází (zvýšení a snížení proudu) je srovnatelná s dobou trvání cutoff a saturační fáze [25] .
Myšlenku zesilovače s pulzním řízením výstupních elektronek navrhli DV Ageev ( SSSR , 1951) [26] a Alec Reeves ( Velká Británie ) [27] . V roce 1955 Roger Charbonnier ( Francie ) poprvé nazval taková zařízení zesilovače třídy D a o rok později toto jméno vstoupilo do radioamatérské praxe [26] . V roce 1964 byly ve Velké Británii uvedeny první tranzistory třídy D UMZCH, které neměly komerční úspěch, v letech 1974 a 1978 provedly Infinity a Sony stejně neúspěšné pokusy [28] . Masová výroba zesilovačů této třídy byla možná až po odladění výroby výkonových MIS tranzistorů , ke kterému došlo v první polovině 80. let [29] .
V režimu C může mít průběh proudu výstupních tranzistorů podobu téměř pravoúhlých pulzů. V režimu D je tato forma proudu inherentní z definice: tranzistor je buď uzamčen nebo zcela otevřen. Odpor otevřeného kanálu moderních výkonových MOS tranzistorů se měří v desítkách a jednotkách miliohmů, proto můžeme jako první přiblížení předpokládat, že v režimu D tranzistor pracuje bez ztráty výkonu. Účinnost skutečných zesilovačů třídy D je přibližně 90 %, u nejekonomičtějších vzorků 95 %, přičemž na výstupním výkonu závisí jen málo [30] . Pouze při nízkých výstupních výkonech, 1 W nebo méně, ztrácí zesilovač třídy D ve spotřebě na zesilovač třídy B [31] .
Navzdory shodě s anglickým digitálním („digitálním“) zesilovače třídy D nejsou obecně digitálními zařízeními. Nejjednodušší a nejběžnější obvod zesilovače třídy D se synchronní pulzní šířkovou modulací (PWM) je plně analogový obvod . Základem je generátor hlavního signálu trojúhelníkového tvaru , jehož frekvence je obvykle 500 kHz, vysokorychlostní komparátor a tvarovač impulsů , který otevírá výstupní tranzistory. Pokud okamžitá hodnota vstupního napětí překročí napětí na výstupu generátoru, komparátor vyšle signál k otevření tranzistorů na horní straně, pokud ne, k otevření tranzistorů na spodní straně. Tvarovač impulsů tyto signály zesiluje střídavým otevíráním tranzistorů horního a spodního ramene a LC filtr zapojený mezi ně a zátěž vyhlazuje proud daný zátěži. Na výstupu zesilovače je zesílená a demodulovaná kopie vstupního napětí očištěná od vysokofrekvenčního rušení [32] [33] .
Analogový PWM obvod je stabilní při jakémkoli výstupním napětí [31] , ale neumožňuje dosažení vysoce kvalitní reprodukce zvuku , i když je pokrytý zpětnou vazbou . Nelineární zkreslení třídy D má několik příčin: nelinearita generátoru trojúhelníkového tvaru vlny, nelinearita induktoru výstupního filtru a nelinearita způsobená mrtvou dobou mezi přepnutím na horní a dolní straně zesilovače. Na rozdíl od tradičních zesilovačů, které do jisté míry potlačují nestabilitu napájecích napětí, u zesilovačů třídy D nízkofrekvenční rušení volně přechází z napájecích lišt na výstup zesilovače. Tyto interference, šumy a drift se nejen superponují na zesílený signál, ale také jej amplitudově modulují [34] . Aby se tato zkreslení snížila, konstruktéři přešli od synchronní PWM k asynchronní modulaci s proměnnou frekvencí až k modulaci sigma-delta . Nevyhnutelným důsledkem toho bylo zvýšení spínací frekvence výstupních tranzistorů až o desítky MHz a pokles účinnosti v důsledku nárůstu spínacích ztrát. Aby se tyto ztráty snížily, konstruktéři použili nejjednodušší digitální obvody, které snižovaly spínací frekvenci (např. převod sekvence řídicích impulsů 01010101 ... , odpovídající nulovému vstupnímu napětí, na 0011 ... , 00001111 ... a tak dále). Přirozeným vývojem tohoto přístupu bylo úplné odmítnutí analogové modulace a přechod na čistě digitální zpracování vstupních signálů [35] a vedlejším efektem byl růst nomenklatury jednopísmenných „tříd zesílení“.
V roce 1998 společnost Tripath, založená Adyou Tripathi , vydala plně digitální integrovaný UMZCH třídy D s deklarovanými ukazateli kvality, které se blíží ukazatelům „obyčejných“ vysoce věrných zesilovačů . Nové mikroobvody se začaly prodávat pod hlavičkou „třídy T“ a získaly vesměs pozitivní recenze od tisku a radioamatérů. Zesilovač Tripath TA2020 byl uveden jako jeden z IEEE Spectrum „25 IC That Shook the World“ [36] [37] , a společnost v roce 2007 ukončila činnost, protože nebyla schopna konkurovat hlavním výrobcům [38] [39] . Po „třídě T“ následovala „třída J“ od Crown International , „třída TD “ od Lab.gruppen , třída Z“ společnosti Zetex a „třída M“ společnosti PWRF RF . Sloupkař EDN Paul Reiko poznamenal, že „skládání nových ‚tříd zesilovačů‘ není nic jiného než marketingový trik, který společnosti více škodí než pomáhá... chcete-li novou třídu zesilovačů, kupte si -Bradley a znovu vynalezte třídu AB“ [40] .
Vývoj zesilovačů s dynamickým řízením napájecího napětí koncového stupně v režimu B / AB |
---|
|
Maximální výkon audiofrekvenčního zesilovače, určený mimo jiné jeho napájecím napětím, je vyžadován poměrně zřídka. Většinu času zesilovač reprodukuje signály s relativně malou amplitudou. U zesilovačů třídy B nebo AB je to doprovázeno vysokými absolutními energetickými ztrátami s nízkou účinností (10-40 %). Pro snížení ztrát a zvýšení účinnosti byste měli snížit napájecí napětí - ale zesilovač s nízkým napájecím napětím nebude schopen reprodukovat vzácné špičkové fragmenty vstupního signálu. Řešení tohoto dilematu navrhl v roce 1964 inženýr NASA Manuel Cramer [41] . Cramerova myšlenka byla, že zesilovač třídy B nebo AB by měl být napájen zdrojem napětí se dvěma nebo třemi sadami napájecích lišt. Při přehrávání signálů s nízkou amplitudou je koncový stupeň připojen k nízkonapěťovým sběrnicím a při zvyšování úrovně signálu se přepíná na napájení z vysokonapěťových sběrnic [42] .
Sériová výroba takového UMZCH začala v roce 1977 společností Hitachi . Novinka získala marketingové označení „třída G“, které se uchytilo v japonské a britské literatuře a stalo se uznávaným doplňkem tradiční klasifikace zesilovačů. Japonské zesilovače třídy G nebyly žádané a podobný návrh Boba Carvera , vydaný v roce 1981, zapustil kořeny na americkém trhu profesionálních zařízení. Název „třída H“ vytvořený Carverem zakořenil v americké literatuře a kdysi univerzální klasifikace se rozpadla na oblastní výklenky – „americký“ a „anglo-japonský“ [43] . Američtí autoři se postupem času vrátili k „anglo-japonským“ označením – používají je například Dennis Bonn (2012 [41] ) a Bob Cordell (2011 [44] ). Moderní koncepce „třídy G“ kombinuje dva přístupy ke spínání výkonových sběrnic – stupňovité a plynulé spínání a dva přístupy k obvodům koncového stupně – sériové zapojení („interní“ kaskáda samotného UMZCH je vnořena do „externího " kaskáda pro řízení napájecích sběrnic) a paralelní (dva výstupní stupně, "nízký" a "vysoký" připojené paralelně k zátěži) [45] [46] .
Další etapou ve vývoji úsporných zesilovačů byly "evropské" třídy H - zesilovače s plynule se měnícím napájecím napětím. Při nízké úrovni výstupního signálu je zesilovač připojen na "normální" sběrnice s nízkým napájecím napětím. S rostoucím výstupním napětím se zvyšuje napětí na horní (pro kladnou půlvlnu) nebo spodní (pro zápornou půlvlnu) napájecí kolejnici, přičemž se udržuje minimální požadovaný úbytek napětí na aktivním tranzistoru. V nejjednodušší verzi třídy H je použit kondenzátor pro zvýšení napětí, nabíjený z hlavní napájecí sběrnice a připojený k výstupním tranzistorům podle obvodu „dioda OR“. Ve složitější verzi, používané v automobilových mikroobvodech UMZCH, je použit vestavěný měnič napětí , který pumpuje napěťové kondenzátory na požadované hodnoty [47] . Po třídě H následovaly různé hybridní obvody zesilovačů třídy B a D. V těchto konstrukcích špinavý zesilovač třídy D napájí čistý zesilovač třídy B nebo AB (méně běžně třída H) připojený k zátěži. Varianty takových zesilovačů byly nazývány „hybridní třída D“ [48] , „třída TD“ nebo „follower class D“ [49] , „třída A/H“ [50] , „třída K“ (z Koreje ) [51 ] a atd. "Class BD" naproti tomu není hybrid - je to jen raná verze třídy D se synchronním PWM [52] .
Obvody RF zesilovače se vyvíjejí ve dvou hlavních směrech: zvýšení provozní (nosné) frekvence signálu a zvýšení účinnosti v již zvládnutých frekvenčních rozsazích. V roce 1985 dosahovaly tranzistorové zesilovače pracující na relativně nízkých frekvencích účinnosti 95-98 % a již při frekvenci 30 MHz se účinnost snížila na 80 % [53] . V roce 2000 se stejná 80% účinnost stala normou pro pásmo 900 MHz [54] . Při těchto frekvencích se spínací zpoždění tranzistoru stává srovnatelným s periodou nosné frekvence a čára mezi klíčovými režimy a režimy řízeného zdroje proudu je vymazána. Zároveň neexistuje žádná jednotná teorie popisující procesy ve vysokovýkonných mikrovlnných kaskádách ani jednotná metoda pro analýzu a optimalizaci takových kaskád, dokonce ani známá kaskáda ve smíšeném módu C [55] [56] .
V roce 1975 se o takovou analýzu pokusili otec a syn Nathan a Alan Sokalovi . Na základě známé klíčové kaskády si dali za úkol minimalizovat ztráty při přepínání tranzistoru ze sepnutého stavu do otevřeného stavu a naopak. Sokal formuloval princip fungování ekonomického výkonového zesilovače, který nazvali „třída E“: když je tranzistor vypnutý, proud skrz něj musí klesnout na nulu, než začne napětí kolektoru stoupat, po zapnutí kolektorové napětí musí klesnout na nulu , než začne stoupat proud. Kombinace vysokého napětí a vysokého proudu není povolena. Nathan Sokal tvrdil, že je možné snížit ztráty z 35 % na 15 % spotřeby energie i na frekvencích, při kterých je zpoždění zapnutí tranzistoru 30 % periody nosné frekvence [57] .
Alternativním přístupem ke snížení ztrát je spektrální (harmonické) oddělení proudů a napětí v koncovém stupni. Zátěž takového zesilovače se skládá z několika rezonančních obvodů naladěných tak, aby propouštěly sudé harmonické nosné frekvence a potlačovaly liché harmonické. V ideálním případě aktuální tvar takového stupně obsahuje kromě nosné frekvence pouze její sudé harmonické a tvar napětí na kolektoru nebo kolektoru výkonného tranzistoru obsahuje pouze liché. Skutečné zesilovače používají dva nebo tři obvody, takže průběhy proudů a napětí se výrazně liší od ideálních. Zesilovače tohoto druhu se obvykle zařazují do speciální třídy F, ale v literatuře se vyskytují i termíny "ekonomická třída C", "optimální třída C", "multirezonanční třída C", HRA ( harmonický zesilovač s reaktancí ) , HCA ( harmonický řídící zesilovač ) a dokonce "třída E" (v jiném smyslu než Sokalova třída E). V závislosti na konfiguraci obvodů a volbě potlačených a přenášených harmonických v rámci třídy F se rozlišují podtřídy F1, F2, F3, F −1 („reverzní“, nebo „inverzní“, F) atd. [58] [59] [60] .
Legenda : Ochranná známka nebo proprietární řešení zastaralý termín Dopis nepoužitý |
Zkratky : AF - audio frekvence RF - rádiové frekvence SHF - ultravysoké frekvence ( mikrovlnné záření ) UMZCH - audiofrekvenční výkonový zesilovač UPT - DC zesilovač URCH - radiofrekvenční zesilovač |
Třída | Období výskytu |
Rozsah _ |
Definice třídy | Prameny | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Podtřída | Definice podtřídy | Přehled | Detailní | |||
A | 20. léta 20. století | Základní klasifikace režimů zesílení Napěťové a výkonové zesilovače |
Provozní režim zesilovacího prvku, ve kterém se proud procházející zesilovacím prvkem nikdy nepřeruší (úhel vedení harmonického signálu je 360°). V závislosti na účelu zesilovače (RF, AF nebo DC zesílení) jsou možné alternativní, ekvivalentní formulace z hlediska volby řídicích napětí nebo pracovního bodu zesilovacího prvku. | [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] | Elektronka UMZCH: [69] Tranzistor UMZCH: [70] [71] Tranzistor FM: [72] [73] [74] [75] | |
A1 | Elektronkový zesilovač třídy A pracující bez síťových proudů | [76] | ||||
A2 | Elektronkový zesilovač třídy A pracující s mřížkovými proudy | [76] [77] | Analýza a výpočet kaskády: [78] | |||
AA | 1986 | UMZCH ochranná známka společnosti Technics | UMZCH, který kombinuje přesný vysokolinkový zesilovač třídy A, výkonný zesilovač třídy B a můstkový obvod pro připojení zátěže a záporné zpětné vazby . Opakování Sandmanova dřívějšího schématu [79] | Srovnávací analýza obvodů UMZCH tříd S a AA: [80] [81] | ||
AB | 20. léta 20. století | Základní klasifikace režimů zesílení výkonových zesilovačů |
Pracovní režim zesilovacího prvku je mezi režimy A a B. Úhel vedení harmonického signálu je výrazně větší než 180°, ale menší než 360° | [61] [62] [64] [65] [67] | Tranzistor RF: [82] [83] [84] | |
AB1 | Elektronkový zesilovač třídy AB pracující bez síťových proudů | [76] [77] [68] | ||||
AB2 | Elektronkový zesilovač třídy AB pracující s mřížkovými proudy | [76] [77] [68] | Analýza a výpočet kaskády: [78] | |||
AB+B | Tranzistorový zesilovač se dvěma výstupními stupni paralelně – třída A a třída B. Termín zavedl v roce 1968 Gerald Stanley (Crown Audio) [85] | [85] | ||||
A/H | 1988 [50] | Výkonové zesilovače | Mostový zesilovač. Jedna strana můstku pracuje v režimu A, druhá v režimu G/H s plynulým, nestupňovaným připojením k napájecím sběrnicím. Navrhl Stan Gould (BSS Audio), používá se v profesionálních zařízeních [50] Viz také třída A/H |
[padesáti] | ||
B | 20. léta 20. století | Základní klasifikace režimů zesílení výkonových zesilovačů |
Provozní režim zesilovacího prvku, ve kterém je úhel vedení harmonického signálu roven nebo mírně přesahuje 180° | [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] | Tranzistor RF [86] [87] | |
B1 | Elektronkový zesilovač třídy B pracující bez síťových proudů | [76] | ||||
B2 | Elektronkový zesilovač třídy B pracující s mřížkovými proudy | [76] | Analýza a výpočet kaskády: [78] | |||
před naším letopočtem | 30. léta 20. století | V praxi se nepoužívá [88] | Historicky - přechodný režim mezi třídami B (lineární) a C (pulzní). V praxi tento „středně pokročilý“ režim splňuje definici třídy C a nemá žádné vlastnosti, které by si zasloužily zvláštní pozornost. | [88] [62] | ||
BD | 19xx | RF výkonové zesilovače | Push-pull RF zesilovač pracující v režimu B při podpětí a v režimu D při přepětí. | [89] [52] | ||
C | 20. léta 20. století | Základní klasifikace režimů zesílení Výkonové zesilovače (typicky RF) |
Režim činnosti zesilovacího prvku, ve kterém je úhel vedení harmonického signálu menší než 180°. Přechodový režim mezi lineárními (režim B) a pulzními (režim D) obvody. | [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] | Tranzistor RF: [90] [91] [92] [93] | |
C1 | Elektronkový zesilovač třídy C pracující bez síťových proudů | [76] | ||||
C2 | Elektronkový zesilovač třídy C pracující s mřížkovými proudy | [76] | Analýza a výpočet kaskády: [78] | |||
CD | RF výkonové zesilovače | Synonymum pro "smíšený režim C" | Tranzistor RF: [94] | |||
D | 1951, nápad 1955, termín [26] |
Základní klasifikace režimů zesílení výkonových zesilovačů |
Plně klíčový (pulzní) režim činnosti zesilovacích prvků. Výstupní napětí je určeno pracovním cyklem řídicích impulsů přiváděných do horního a spodního ramene koncového stupně | [95] [96] [97] | Tranzistor UMZCH: [98] Tranzistor URCh: [99] [100] [101] [102] Historické publikace: [103] [104] [105] | |
DE | 19xx | RF výkonové zesilovače | VF zesilovač třídy D, jehož zátěž je vyladěna tak, aby minimalizovala ztráty při dobíjení výstupní kapacity klíčových tranzistorů. S dostatečně dlouhými pauzami mezi inkluzemi dvou ramen push-pull okruhu se režim DE stává analogem režimu E. | [106] [107] | ||
E | 1975 | RF výkonové zesilovače | Zesilovač, který pracuje ve spínacím režimu, ve kterém (a) když je tranzistor vypnut, proud procházející tranzistorem klesá na nulu, než začne napětí kolektoru stoupat, a (b) když je tranzistor zapnut, napětí na jeho kolektor klesne na nulu , než začne stoupat proud. Jméno navrhli Nathan a Alan Sokalovi . | [96] [108] [66] | [109] [57] [110] [111] [112] [113] | |
EF | 19xx | RF výkonové zesilovače | Dvoutaktní řada třídy F ( angl. zesilovač harmonické reaktance, HRA ) | [114] | ||
F | RF výkonové zesilovače | Zesilovače se spektrálním oddělením proudů a napětí. Tvar proudu výstupního tranzistoru je určen nosnou frekvencí a jejími sudými harmonickými, tvar jeho kolektorového nebo kolektorového napětí je určen nosnou a jejími lichými harmonickými. | [96] [66] [115] | [59] [116] [117] [60] [118] | ||
F1 | Zesilovač třídy F s obvody naladěnými na nosnou frekvenci a jednu z jejích harmonických (druhou nebo třetí) | [119] | ||||
F2 | Zesilovač třídy F filtrující téměř nekonečný počet lichých harmonických ve čtvrtvlnném vedení | [120] [121] [122] | ||||
F2 _ | Zesilovač třídy F s filtrováním druhé harmonické | [123] | ||||
F24 _ | Zesilovač třídy F s filtrováním 2. a 4. harmonické | [124] | ||||
F3 | Hybridní třídy E a F – kaskáda třídy E s třetím harmonickým potlačením | [125] | ||||
F3 _ | Zesilovač třídy F s filtrováním třetí harmonické | [126] | ||||
F 35 | Zesilovač třídy F s filtrováním třetí a páté harmonické | [127] | ||||
F −1 nebo F inv |
„Reverzní“ nebo „inverzní“ třída F: proudový tvar výstupního tranzistoru je určen nosnou frekvencí a jejími lichými harmonickými, tvar jeho kolektorového nebo kolektorového napětí je určen nosnou a jejími sudými harmonickými. | [128] | ||||
G | 1965, vydání [129] 1977, sériová výroba [129] |
Ekonomický UMZCH | Tranzistorový zesilovač třídy B se spínanými napájecími lištami. V klidu a při nízkých výstupních napěťových úrovních je zesilovač napájen sběrnicemi s nízkými napájecími napětími a při zvýšení výkonu se připojuje ke sběrnicím s vyšším napětím. | [96] [130] [129] | Analýza obvodu: [131] | |
H | 1964, patent [41] 1984, sériová výroba [41] |
Ekonomický UMZCH | Tranzistorový zesilovač třídy B s napětím na plovoucí kolejnici. V klidu a při nízké úrovni výstupního napětí je zesilovač připojen na nízkonapěťové lišty lineárního napájecího zdroje. Se zvýšením výstupního napětí zvyšuje vestavěný servoměnič impulsů napětí na jedné ze sběrnic. | [96] [130] [41] | ||
já | 1995 [132] | UMZCH ochranná známka společnosti Crown International (divize Harman International Industries ) | Push-pull zesilovač na klíčových tranzistorech (vývoj třídy D) s patentovanou řídicí logikou, ve které jsou horní a spodní klávesy připojeny k zátěži samostatnými filtry | [133] | Prospekty výrobce: [134] [135] | |
J | 2000 | Značka UMZCH společnosti Earthquake Sound | UMZCH třída D | Brožura výrobce: [136] | ||
2000 | UMZCH ochranná známka společnosti Crown Audio | UMZCH třídy D, s paralelním připojením pomocného stupně ve třídě B, který neutralizuje zkreslení zavedené prvním [137] | [137] | |||
2006 | Ekonomické mikrovlnné výkonové zesilovače | Jednocyklový zesilovač mikrovlnných oscilací, posunutý do třídy AB, zatížený reaktivním užitečným zatížením a přizpůsobený na základní harmonické pracovní frekvence. Výstupní kapacita tranzistoru HEMT nebo LDMOS je zahrnuta v přizpůsobovacím obvodu [138] | [139] | |||
K | 1953 [140] | Modulátory elektronkových vysílačů | Ekonomický modulátor elektronkového rádiového vysílače, u kterého je klidový proud modulátorové tetrody řízen proudem další elektronky - AF zesilovače, jehož anoda je připojena ke stínící mřížce tetrody. Vynálezce, Richard Klensh, označil tento design jako „zesilovač třídy K“ [140] | [140] [141] | ||
1998 [51] | Ekonomický UMZCH | Hybridní výkonový zesilovač AF, ve kterém jsou paralelně zapojeny přesný napěťový zesilovač třídy A a výkonná proudová vyrovnávací paměť třídy D. Název sahá až do Koreje . Viz také třída A/H |
[51] | |||
L | Nepoužívá | |||||
M | 2000 | Značka URC společnosti PWRF | Vlastní delta-sigma modulátorový obvod pro rádiové vysílače mobilních základnových stanic | Brožura výrobce: [142] | ||
N | 2002 | Ekonomické mikrovlnné výkonové zesilovače | Princip snižování energetických ztrát v mikrovlnném zesilovači, navržený v roce 2002 kolektivem autorů z Doněcké univerzity . | [143] | ||
Ó | Nepoužívá | |||||
P | Nepoužívá | |||||
Q | Nepoužívá | |||||
R | Nepoužívá | |||||
S | 1982 [144] | UMZCH Aubrey Sandman | UMZCH, kombinující přesný nízkovýkonový zesilovač třídy A, výkonný zesilovač třídy B a přemostěné připojení zátěže a záporné zpětnovazební smyčky . Opakovaně (bez Sandmanova souhlasu) v řadě zesilovačů Technics "třídy AA" [79] | [145] | Srovnávací analýza obvodů UMZCH tříd S a AA: [80] [81] | |
1932, patent [146] | Ekonomické vysokofrekvenční výkonové zesilovače | [96] [146] | Tranzistor RF: [147] Slibné mikrovlnné obvody: [148] | |||
T | 19xx | UMZCH ochranná známka společnosti Tripath (od roku 2007 vlastněná Cirrus Logic , ukončena) [149] | Integrovaný zesilovač třídy D s patentovaným digitálním zpracováním zpětné vazby | [38] [39] | Brožura výrobce: [150] | |
TD | 2000 | UMZCH ochranná známka Lab.gruppen | "Tracking class D" - poddruh třídy D a třídy H: zesilovač třídy B napájený AF napětím generovaným zesilovačem třídy D | Brožura výrobce: [49] | ||
U | Nepoužívá | |||||
PROTI | Nepoužívá | |||||
W | 2000 | Ochranná známka Wolfson Micro | Ekonomický integrovaný zesilovač s plovoucím napájecím napětím generovaným vestavěnými měniči (viz třída H) | Web výrobce: [151] | ||
X | Nepoužívá | |||||
Y | Nepoužívá | |||||
Z | 2000 | Ochranná známka pulzní UMZCH společnosti Zetex , od roku 2008 Diodes Incorporated . Od roku 2010 se používá v zesilovačích řady NAD Master. | Integrovaný zesilovač třídy D s patentovaným digitálním zpracováním zpětné vazby | Brožura výrobce: [152] |