Підсилювачі електричних сигналів

Винахід радіозв'язку А.С.Поповим стало потужним стимулом у розвиток радіоелектроніки, оскільки виникла потреба у створенні генераторів електричних коливань високих частот для радіопередавачів і підсилювачів слабких сигналів, що приймаються радіоприймачами на відстані сотень і тисяч кілометрів від радіостанцій.

Вирішення цих завдань стало можливим з винаходом електронної лампи тріода (Лі де Форес, США, 1906). Відмінність її від відомої двоелектродної лампи діода полягала в тому, що в неї було введено третій електрод. керуюча сітка, що дозволило використовувати тріод як підсилювач електричні сигнали. З цього часу розвиток радіотехніки пішов дуже швидкими темпами. Були розроблені підсилювачі електричних сигналів, а на їх основі і генератори електричних коливань високих частот, а на їх основі – радіопередавачі та радіоприймачі, що запрацювали передають у багатьох країнах Європи та Америки, в Азії та Африці.

До 1948 р. вся радіоапаратура та електронно-обчислювальні машини, що з'явилися після Другої світової війни, були розроблені на електронних лампах. Створений в 1948 р. в США, а в 1949 в СРСР напівпровідниковий тріод – транзистор став замінювати ламповий тріод, і з'явилася напівпровідникова радіоапаратура, яка виявилася значно меншою за габаритами, надійнішою і багатшою за функціональними можливостями.

Одним із головних пристроїв радіоелектронної апаратури є підсилювач слабких електричних сигналів.

Мал. 9.1. Принцип посилення електричних сигналів

Принцип посилення електричних сигналів показаний малюнку 9.1.він полягає в тому, що джерело вхідних сигналів (ІТТ), що має е.р.с. е_u і внутрішній опір год_вн створює на вході підсилювача невелику вхідну напругу змінного струму ~U_вх. До підсилювача підводиться енергія від зовнішнього джерела, яка при невеликих витратах на вході спрямовується на вихід до навантаження (споживачеві), яка має певний опір R_H , і на цьому опорі струмом навантаження ~i_H створюється напруга ~U_вих, Що виявляється значно (у багато разів) більше ~U_вх. Таким чином, підсилювач є розподільником енергії джерела живлення та керує нею відповідно до вхідного сигналу. Це керування енергією джерела живлення здійснюється за допомогою підсилювального елемента – електронної лампи (тріода, пентода та ін) або транзистора.

На малюнку 9.2 наведено принципову схему підсилювача на транзисторі. "Транзистор VT, включений за схемою із загальним емітером" є підсилювальним елементом, що отримує енергію від джерела енергії E_K в колі колектора.

У ланцюг колектора включено резистор R_k, за допомогою якого можна зняти напругу, що змінюється ~U_до з колектор транзистора. Конденсатори С₁ і С₂ визначають джерело вхідного сигналу і навантаження від підсилювача змінного струму називаються розділовими. Особливістю транзистора є те, що опір його R_КЕ між колектором та емітером може змінюватися під дією напруги між базою та емітером U_бе у широких межах (від кількох Ом до десятків кілоом), що викликає зміну струму колектора i_До також у широкому інтервалі значень. Якщо R_КЕ → 0 транзистор «відкритий», струм i_До максимальний, а напруга U_до мінімально, і навпаки при R_КЕ → ∞ струм i_До мінімальний, транзистор «закритий», напруга U_до мінімально. Вказівка ​​стану транзистора характерні його роботи в «ключовому» режимі.

На зміну величини R_КЕ, яке практично відповідає (тобто пропорційно напрузі на базі U_бе), потрібна незначна потужність, а потужність навантаженні змінюється у багато разів, тобто. ставлення

Зміна R_КЕ під час роботи підсилювача здійснюється вхідним сигналом, який змінює напругу з урахуванням, позначене як ∆U_б. відповідна зміна напруги на колекторі буде ∆U_до.

називають коефіцієнтом посилення за напругою.

Називають коефіцієнтом посилення струму. Неважко показати, що твір K_p = K_u · K_i (9.4)

Для посилення сигналів, що плавно змінюються, наприклад, гармонічних, необхідно подати на базу невелику постійну напругу U_Бео, щоб задати деяке початкове значення опору R_КЕ, і отже струму колектора I_пощодо якого будуть зміни ∆i_До від вхідного сигналу ~U_вх.

Початкове значення U_Бео називають початковим напругою усунення, яке можна подати або від окремого джерела е.д.с., або від джерела живлення Е_до. у нашому випадку зміщення подається за допомогою дільника напруги R₁-R₂.

Слід зазначити, що опір транзистора R_КЕ (його називають внутрішнім опором підсилювального елемента) змінюється під дією вхідної напруги практично миттєво, так що струм і напруга на колекторі зміниться з такою самою швидкістю, тому транзистори можуть посилювати періодичні сигнали з частотою від одиниць до герц герц до сотень мільйонів герц.

Розглянута схема підсилювача дозволяє посилювати сигнали змінного струму у певній смузі частот, так як на вході та виході підсилювача стоять конденсатори₁ і С₂.

Частотна характеристика підсилювача змінного штибу показана малюнку 9.3.

Вона є залежністю коефіцієнта посилення від частоти вхідного сигналу при незмінній його амплітуді. На низьких і високих частотах посилення зменшується, але в середніх частотах посилення максимально. Область приблизно рівномірного посилення оцінюють смугою пропускання підсилювача, якого визначають на рівні 0,7 К_{Umax (}або на рівні -3-х децибел) по нижній f_H та верхньої f_B частот. Діапазон частот f_H до f_B і є смуга пропускання. Чим ширша смуга пропускання, тим складніше формою сигнали може посилювати підсилювач.

На практиці зустрічаються не тільки сигнали змінного струму високих частот, але й сигнали, що повільно змінюються, наприклад сигнали, пропорційні зміні температури в печі для загартування деталей, або сигнали, пропорційні освітленості в теплиці. Такі сигнали часто зустрічаються в пристроях автоматики. Для посилення їх застосовують підсилювачі сигналів, що повільно змінюються або підсилювачі постійного струму (УПТ).

У схемах таких підсилювачів відсутні елементи із частотно-залежним опором – котушки індуктивності та конденсатори.

Вид частотної характеристики УПТ наведено малюнку 9.4.

На відміну від підсилювачів змінного струму в області низьких частот немає послаблення посилення до частоти f_H=0, тобто. постійного струму, а в області високих частот f_B посилення обмежується лише частотними властивостями підсилювальних елементів.

За принципом побудови УПТ поділяються на посилення прямого посилення і підсилювачі з перетворенням.

У багатокаскадних підсилювачах прямого посилення застосовують безпосередній зв'язок між каскадами, з'єднуючи вихід попереднього каскаду з наступним входом, а для узгодження каскадів використовують резистори активного опору.

Недоліки підсилювачів прямого посилення є поява помилкового сигналу при U_вх = 0, тобто. догляд "нуля" або "дрейф нуля", який посилюється і призводить до помилкових спрацьовувань різних пристроїв. Поява «дрейфу нуля» пов'язане із зміною властивостей підсилювальних елементів та резисторів при зміні температури, а також при старінні елементів.

Для зменшення дрейфу застосовують спеціальні схеми підсилювальних каскадів. Найбільш уживані схеми диференційна і бруківка.

Схема диференціального каскаду показано малюнку 9.5.

Мал. 9.5 Схема диференціального каскаду УПТ

Каскад складається із двох підсилювальних елементів VT₁ та VT₂. навантаження колекторів R_k розділена на дві частини. Харчування Е_до підключено між ними. Резистори R₁, R₂ та R₃ та R₄ забезпечують необхідну напругу зміщення бази транзисторів. Вхідний сигнал подається одночасно на бази транзисторів.

Для зменшення дрейфу нуля схему виконують на однотипних транзисторах з однаковими коефіцієнтами передачі струму і з найменшим розкидом опорів резисторів. Для однаковості транзисторів промисловість випускає транзисторні зборки по два транзистори в одному корпусі, що при однаковій технології дає мінімальні відмінності в їх властивостях під час експлуатації підсилювачів.

Мостова схема каскаду УПТ наведено малюнку 9.6.

Мал. 9.6 Мостова схема каскаду УПТ

Мостова схема за принципом дії мало відрізняється від диференціальної, але навантаження R_Н, яку не можна розділити навпіл, включена між колекторами транзисторів VT₁ та VT₂.

Сподобалася стаття? Додай її в закладку (CTRL+D) і не забудь поділитися з друзями:

Типи підсилювачів

Підсилювачі потужності звукової частоти бувають різними залежно від елементів, що використовуються для досягнення необхідного результату.

• Лампові
• Транзисторні
• На інтегральних схемах
• Гібридні
• Двоканальні/Стерео
• Багатоканальні

Давайте розглянемо кожен із них і розберемо їх особливості.

ДВУХКАНАЛЬНІ АБО СТЕРЕО ПІДСИЛЮВАЧІ HI END КЛАСУ

Переважно підсилювачі розраховані на використання у звуковідтворювальних стереосистемах, простіше кажучи, мають два канали. Але багато таких стерео підсилювачів можуть застосовуватися як одноканальні за рахунок мостового режиму підключення до навантаження. Це дає практично подвоювання вихідної потужності підсилювача. Одноканальні, або інакше монопідсилювачі, можуть служити як складові високоякісних стереосистем. Також для звучання окремих сигналів монопідсилювачі використовуються і в багатоканальних системах.

Ще важливіше не лише площа, а й… архітектура. Адже частина історичних сцен, театрів чи концертних майданчиків створювалися без сучасних знань з акустики. Спроба визвучити зал простою стереосистемою призведе до відображення від стін, стелі та багатоярусних перекриттів та багаторазового накладання звуку. При цьому з'являються простори з нерівномірностями звуку, та ще й залежними від частот. І з подібними завданнями можна впоратися, використовуючи сучасні стерео системи.

Лампові підсилювачі

З метою поліпшення якості звучання, що відтворюється, підсилювачі потужності пройшли досить тривалий еволюційний шлях. До останньої чверті XX-го століття бал правили лампові електровакуумні електронні лампи, що використовують як підсилювальні елементи. Створювалися підсилювачі величезної потужності, кілька десятків тисяч ват. Виділялися вони своєю неабиякою вагою і розмірами, виділенням великої кількості тепла і мали низький ККД. Незважаючи на це, наприкінці минулого століття, настав «ламповий ренесанс» і серед шанувальників звуку склалася думка, що лише ламповий підсилювач може передати справжній чистий звук. Досі вони продовжують випускатися малими серіями, і не дивлячись на надзвичайно високу ціну, мають інтерес у справжніх аудіофілів.

БАГАТОКАНАЛЬНІ ПІДСИЛЮВАЧІ

Для відтворення об'ємного звуку найвищої якості використовуються технології багатоканального звучання. З їхньою допомогою вирішуються як питання звучання домашніх кінотеатрів, так сприйняття в багатоканальному варіанті та музичних записів. Справа в тому, що звукові картини різних сцен для виступів складаються з найтонших деталей. І при створенні подібних звукових систем, що передають розташування джерел звучання, виникають проблеми відмінності слухачів, що сприймаються, від реально локалізованих інструментів під час запису.

Ще постає питання розширення стереобази. Якщо у випадку з домашніми кінотеатрами в місці відпочинку розташовується центр зони прослуховування, то зі збільшенням площі прослуховування та видаленням слухача від центру стереобази наростають спотворення. При озвученні величезних площ аж до стадіонів важливість точної багатоканальної підсилювальної техніки важко переоцінити.

Наприклад, у зазначеному вище випадку використовують поділ всього сигналу на частотні смуги кросоверами. Кожен отриманий діапазон частот посилюється та відтворюється окремо. Надалі встановлюється безліч вузькосмугових акустичних систем, які відтворюють з підвищеним звуковим тиском відповідні частотні діапазони та створюють рівне звукове поле, суттєво зменшують спотворення по фазі та відображення.

Величезну увагу приділяється добірці та розташуванню акустичних систем. Адже мізерна помилка монтажу у напрямку їх роботи «множить на нуль» усі можливості навіть якісної багатоканальної системи. Зазвичай всі елементи звукового масиву забезпечені власними цифровими підсилювачами, в які інколи вбудовані звукові процесори, що вносять в звукоряд потрібні тимчасові або частотні спотворення. І кожен підсилювач налаштовується для досягнення кращого звукового поля застосовно до типів динаміків та характеристик корпусу.

У разі єдиного управління звучанням кількох окремих зон у великому приміщенні (наприклад, у випадку з розважальними комплексами) також можуть застосовуватися багатоканальні системи, що забезпечують відтворення різних музичних програм у різних ділянках та залах комплексу без перешкод та перекриттів.

Горизонти ускладнення підсилювальних комплексів продовжують віддалятися за край у міру наближення до вирішення проблем. Тут на чільне місце встає співвідношення ціна/якість. На базі блокового варіанта Моделі 6 Hi End стереопідсилювача PAS-240 російська компанія Profil Audio пропонує можливість збирання багатоканальних комплексів.

ТРАНЗИСТОРНІ ПІДСИЛЮВАЧІ

На зміну «теплим ламповим» прийшли підсилювачі з конструкцією кінцевого каскаду заснованої на біполярних або польових транзисторах. Відрізнялися вони простотою та досить вагомою вихідною потужністю. Але нещодавно стали витісняються інтегральними конструкціями, навіть у потужних рішеннях, коли зменшення габаритів підсилювачів не є вирішальним фактором.

НА ІНТЕГРАЛЬНИХ СХЕМАХ

Але затребуваність малих розмірів підсилювачів з найменшою кількістю структурних елементів призвела до широкого поширення рішень на інтегральних мікросхемах. Такі схеми можуть містити одному кристалі як попередні, і кінцеві підсилювачі. І вони можуть бути засновані на різних схемах та розрізняються в класах робіт.

ГІБРИДНІ ПІДСИЛЮВАЧІ

У результаті «все змішалося» і настав час гібридних підсилювачів. Вони частини каскадів збираються і електронних лампах, і основі напівпровідникових елементів. Деколи гібридними вважають підсилювачі, які поряд з транзисторами та лампами зібрані і на інтегральних мікросхемах.

Типи та види підсилювачів

Підсилювач — пристрій для збільшення рівня сигналів із використанням енергії допоміжного джерела живлення.

Підсилювачі розрізняють:

• По виду фізичної величини, що посилюється (підсилювачі напруги, струму, напруги і струму, потужності)
• За діапазоном посилюваних частот (підсилювач постійного струму, підсилювачі змінного струму), вони поділяються на: підсилювачі низьких частот (УНЧ), підсилювачі високих частот (УВЧ) (у тому числі підсилювачі НВЧ-діапазону частоти вище 300 мГц), оптичні підсилювачі, широкосмугові, вузькосмугові, вибіркові підсилювачі, підсилювачі з керованою смугою частот, що підсилюються.
• На вигляд з'єднання між каскадами.У багатокаскадних підсилювачах розрізняють підсилювачі з гальванічним, ємнісним та трансформаторним зв'язком.
• По виду навантаження (підсилювачі з активним, ємнісним та індуктивним навантаженням)
• За способом посилення (електронні, магнітні, електромашинні, оптичні чи квантові, параметричні підсилювачі).

Підсилювачі будуються на базових компонентах, що виконують роль посилення, так вони поділяються на:

1. Лампові підсилювачі - Складаються з елементів посилення у вигляді електровакуумних електронних ламп.
2. Транзисторні підсилювачі — кінцевий каскад містить у собі польові чи біполярні тразистори.
3. Підсилювачі на інтегральних схемах (мікросхемах) — можуть містити як попередні, так і кінцеві підсилювачі.
4. Гібридні підсилювачі - Частини каскадів можуть бути зібрані на електронних лампах, і в тому числі на основі напівпровідникових елементів.

Специфіка підсилювачів працюючих з аудіо сигналами полягає в тому, що звукова хвиля має симетричну форму з позитивною та негативною рівними по амплітуді складовими. У процесі посилення з вхідного сигналу утворюється потужніший вихідний сигнал, параметри якого ґрунтуються на початкових параметрах вхідного. Ступінь схожості форми сигналів визначає точність відтворення підсилювача.

Клас підсилювача - Рівень вихідного сигналу. В одних класів підсилювачів, таких як A, B і D, менше ступінь спотворення сигналу, що вкрай важливо, коли йдеться про посилення низькочастотних широкосмугових сигналів, таких як сигнали звуку, де перекручування безпосередньо впливають на якість звучання. Головна перевага інших - велика ефективність роботи, до таких відносяться класи C, E і F, але часто вони схильні до сильних спотворень і не використовуються для посилення звуку.

Варто розуміти, що єдиного реєстру класів підсилювачів не існує, тому в різних областях або в різних країнах одна й та сама літера може означати різні пристрої чи навпаки. Першими визнаними класами стали режими A, B і C в 1920-х роках, що ґрунтуються на положенні робочої точки. Потім, значно пізніше, почали з'являтися інші літерні позначення, першим з яких є підсилювач класу D, що поповнив класифікацію в 1955 році.

Оскільки в різних схемах кожен транзистор має свій режим роботи, свою робочу точку і за підсумком різниться вихідну характеристику, що впливає на те, яким буде сигнал на виході, за ними визначається клас підсилювача.

Клас A

Робоча точка вибирається в середині лінійної ділянки статичної характеристики

Найсхематичніший і найперший тип підсилювачів, що з'явився. У них використовують 1 вихідний транзистор, який постійно перебуває в робочому стані і без будь-яких затримок миттєво реагує зміни вхідного сигналу незалежно від форми.

Оскільки на вході підсилювач пропускає обидві напівхвилі струм не переривається, а вихідні значення, проходячи через підсилювальний елемент, практично не змінюються. Таким чином, вихідний сигнал повністю повторює вхідний, а ми отримуємо мінімальні спотворення і практично ідеальну точність відтворення, що вважається еталонною.

До мінусів цього класу підсилювачів належить дуже низька (трохи більше 25%) ККД, тобто. високе споживання електроенергії, при підвищеному виділенні тепла та малої потужності. Навіть коли на вході тиша транзистор залишається відкритим, працюючи в половину своєї потужності, витрачаючи вхолосту енергію і швидко нагріваючись.Таким чином, підсилювач A класу з хоч скільки істотною потужністю потрібні потужна система охолодження і великі радіатори. Також 1 провідний елемент сам по собі має не найвищу пропускну здатність, тому в ситуаціях коли амплітуда вхідного сигналу перевищує певне значення вона не проходить через транзистор і синусоїда обрізається в пікових точках.

Винайдений був у 1916 році американським вченим Ернестом Александрсоном і не сильно змінилися схематично, крім того, що в сучасних схемах використовуються не лампи, а транзистори.

Ернест Фредерік Уернер Александерсон 1878 - 1975 р.

Клас B

Робоча точка вибирається на початку лінійної ділянки характеристики

Незабаром як спроба вирішити проблеми попередньої схеми з'явилася альтернатива, в якій режим роботи ламп передбачав відсічення протягом половини і більш ніж половини періоду. Після цього, у 1919 році, Джон Моркрофт та Харольд Фріс запропонували класифікацію режимів роботи під літерами A, B та C, яка у 1931 році була визнана IRE як галузевий стандарт. Наразі нас цікавить режим роботи з відсіканням половини періоду, це і є клас B.

У ньому 1 транзистор здатний відтворювати лише 1 половину хвилі, тому застосовуються два дзеркально розташованих транзистори, кожен із яких посилює свою. Верхній (NPN) – позитивну, а нижній (PNP) – негативну, після чого вони з'єднуються. Поки працює один транзистор, другий залишається вимкненим.

Ефективність такого методу суттєво вища, ніж у класу А. Як мінімум за тих же умов 2 напівперіодні транзистори будуть у 2 рази потужнішими за один повноперіодний.Головним же критичним мінусом такої схеми є те, що транзистори, чергуючи один одного, включаються із затримкою, що дуже сильно спотворюється сигнал, тому в чистому вигляді цей клас підсилювачів практично не використовується.

Клас АB

Цей клас є основною причиною того, чому клас B відійшов на другий план. Як і випливає з назви, він є компромісною комбінацією підсилювачів класів A і B. Його ККД набагато вище, ніж у A класу, але спотворення сигналу набагато нижче, ніж у B класу.

Досягається це рахунок усунення періоду хвилі струму, як і класу B, але значно меншого, мінімізує спотворення і покриває ті моменти, коли транзистор близький до закриття непомітно долаючи нульову точку. Іншим цікавим ефектом є те, що при малій амплітуді сигналу, що укладається в межі зміщення, такий підсилювач може працювати як клас А.

Завдяки відносно простій початковій схемі та оптимальним характеристикам AB до цього дня є одним із найпоширеніших класів підсилювачів. Вони вкрай поширені і невибагливі до вибору іншого обладнання, справедливо сказати, що значна частка акустичних систем випускається ринку з розрахунком працювати саме з такими підсилювачами. При посиленні звуку об'єктивні недоліки цього ситуативні класу і про них можна говорити тільки при порівнянні з іншими підсилювачами. Наприклад вважається, що він дещо поступається точності відтворення класу А, оскільки в ньому сигнал змінюється при поділі між 2 транзисторами.

Також існує додаткова класифікація режимів AB1 та AB2, що відрізняється присутністю струму на сітки лампи.Якщо струм на сітці не постійний і тече в рамках певного циклу, то це 1, а якщо струм присутній на сітці лампи завжди - 2. AB2 вимагає більш ретельних розрахунків. Ця класифікація має сенс лампових підсилювачів, у разі транзисторних підсилювачів вона немає сенсу, оскільки транзистори влаштовані інакше та його базовий струм тече постійно до того часу, поки транзистор не закриється.

Клас C

Робоча точка вибирається нижче за початок лінійної ділянки статичної характеристики

Підсилювачі класів A, B та AB іноді називають лінійними, оскільки їх вихідний сигнал має лінійну залежність від вхідного сигналу. Клас C у свою чергу назвати лінійним за цим критерієм не можна.

У цьому класі при посиленні елемент працює менше 50% всього часу, а відбувається момент відкриття лише тоді, коли сигнал на вході починає перевищувати певний рівень потужності. Таким чином, хвиля відсікається так, що посилюється лише мала частина синусоїди, що призводить до вкрай сильних нелінійних спотворень сигналу.

Через свої особливості він досягає максимальних значень ефективності, але його нелінійні спотворення настільки великі, що він просто не підходить для посилення всіх видів сигналу, особливо для посилення амплітудно-модульованих сигналів та звуку. Тим не менш, такі підсилювачі дуже ефективні для сигналів, в яких інформація полягає у зміні фази коливання, що несе, наприклад фазова модуляція.

Класи D та E

Керуючий елемент працює у ключовому режимі, перебуваючи або повністю закритому, або повністю відкритому станах.

Підсилювач класу D ґрунтується на принципі ШІМ (Широтно-Імпульсної Модуляції).Суть модуляції у тому, щоб модулювати корисним сигналом несучу частоту. При відтворенні відбувається зворотна послідовність: з модульованої несучої виділяється корисний сигнал. Такий метод використовується для приведення сигналу у такий вид, щоб його посилення було максимально простим та ефективним.

Це вже схематично складніший клас. У його основі лежить генератор НВЧ імпульсів і компаратор — пристрій, що модулює імпульси відповідно до форми вхідного аналогового сигналу. Потім модульований сигнал посилюється за допомогою пари симетрично включених швидкодіючих транзисторів, після чого фільтр демодулює сигнал і відсікає несучу частоту та високочастотний шум. Іноді його називають «цифровий підсилювач», що не є вірним.

У наш час клас D поширений на рівні з класом AB і застосовується в різних пристроях.

Використовувати схемотехніку такого типу запропонували кілька вчених незалежно один від одного, першим з них був Дмитро Агєєв у 1951 році, але елементна база того часу довго не дозволяла досягти належної якості звучання, оскільки транзистори з відповідними характеристиками з'явилися лише у 1980-х роках.

Дмитро Васильович Агєєв 1922 р. - 1997 р.

Клас E частіше згадується у зарубіжній літературі. Цей клас часто виділяють як окремий клас D тип підсилювачів ВЧ оскільки при роботі транзистора в ключовому режимі на низьких і високих частотах помітні істотні відмінності.

Працюючи з високими частотами клас D сам собою має низьке ККД через безліч особливостей.В підсилювачах E класу використовується малий струм або напруга, а схема спроектована таким чином, щоб ключ закривався тільки момент, коли напруга на ньому проходить через нуль, завдяки чому мінімізуються втрати. В аудіотехніці він не має застосування, але використовується для посилення сигналів радіочастотного діапазону з кутовими видами модуляції.

Клас F

Це клас вузькосмугових підсилювачів, в яких робоча точка вибирається на початку нелінійної ділянки (тобто через транзистор протікає половина хвилі), як у класу B. Відмінності полягають у схемі навантаження, як яку використовується багатоконтурний фільтр, що формує прямокутну напругу на колекторі.

Завдяки такій конструкції в момент протікання струму напруга на транзисторі близька до нуля, завдяки чому вдається досягти максимально можливих значень ККД. Але такий підсилювач підходить лише посилення сигналів амплітудними видами модуляції.

Класи G та H

Коли ці класи підсилювачів тільки з'явилися, їх часто плутали, а іноді плутають і зараз, оскільки вони працюють за схожим принципом і мають багато подібностей. По суті, споріднені підсилювачі класу AB, але з додатковими джерелами напруги, завдяки чому перевершують його в плані енергоефективності. Справа в тому, що зазвичай звуковий сигнал нелінійний і більшу частину часу знаходиться на малому та середньому рівні, не вимагаючи від підсилювача постійно більшого рівня потужності.Але часто, наприклад, у сигналі, що несе музику, важливо передати динамічні сплески, які вимагають значно більше енергії, тому підсилювач AB доводиться тримати в надмірно енерговитратному режимі, незважаючи на те, що енергетичні сплески досить рідкісні і фактично вигіднішим є енергоспоживання, близьке до мінімальної потужності. сигналу.

У 1977 році компанією Hitachi був вперше запущений у серійне виробництво підсилювач, названий класом G, який використовував більше джерел живлення. Завдяки такому пристрої стало можливо змінювати потужність та енергоспоживання підсилювача у необхідні моменти. Потім 1981 Боб Карвер представив свій підсилювач з принципово аналогічною схемою, яка була ним неофіційно названа «класом H». З часом конструкція дещо змінилася, і з'явився сучасний "клас H", а попередні його варіації зараз визначаються як "клас G".

Клас G працює більшу частину часу аналогічно класу AB, але як тільки рівень потужності сигналу піднімається включається додаткове живлення, яке дозволяє підсилювачу працювати з сигналом більшої амплітуди, доти поки потужність не знизиться, а разом з нею і напруга. Таких додаткових рівнів напруги може бути кілька, через що з'являються "ступені" каскадів живлення.

Клас H відрізняється від класу G процесом зміни рівня живлення. У ньому використовується один плавно змінюваний рівень додатково напруги живлення, яке додається не ступінчасто при перевищенні заданого порога, а за величиною наростання і зниження рівня потужності сигналу. При цьому, як і клас G, при малих рівнях сигналу він працює аналогічно класу AB.

Головним мінусом цих класів підсилювачів є вузька сфера застосування, у якій їх використання буде доцільним. Їх конструкція значно складніша за клас AB, при цьому в порівнянні з D класом G і H дають не настільки значний приріст енергоефективності, тому насправді використовуються вони значно рідше.