Galios stiprintuvas yra įprastas elektroninis komponentas, kuris sustiprina įvesties signalo galią iki norimos išėjimo galios. Daugelyje programų galios stiprintuvai reikalingi specifiniams poreikiams patenkinti, pavyzdžiui, belaidžio ryšio, garso stiprinimo, radarų sistemų ir pramoninio valdymo. Šiame darbe supažindinsime su pagrindiniais galios stiprintuvų principais, klasifikacija, veikimo režimais ir pritaikymais.
Pirma, pagrindinis galios stiprintuvo principas
Pagrindinis galios stiprintuvo principas yra sustiprinti įvesties signalo galią iki norimos išėjimo galios. Jo pagrindinis veikimo principas yra toks:
1. Įvesties signalas sustiprinamas ir sureguliuojamas išankstiniu stiprintuvu tolesniam apdorojimui ir stiprinimui;
2. Sustiprintas signalas patenka į galios stiprintuvą galios stiprinimui, kuris dažniausiai realizuojamas naudojant tokius įrenginius kaip tranzistoriai ar lauko efekto vamzdžiai;
3. Galios stiprintuvas sustiprina įvesties signalo galią iki norimos išėjimo galios ir išveda į apkrovą;
4. Apkrova gauna signalo išvestį iš galios stiprintuvo, atlieka atitinkamą operaciją ir valdymą pagal poreikius.
Antra, galios stiprintuvų klasifikacija
Pagal skirtingas grandinių struktūras ir veikimo režimus galios stiprintuvai gali būti suskirstyti į šiuos tipus:
1. A klasės galios stiprintuvas:A klasės galios stiprintuvas yra įprastas galios stiprintuvo tipas, kuris visada išlaiko savo darbinę būseną tiesinėje srityje, pasižymi dideliu efektyvumu ir mažu iškraipymu. Tačiau, kadangi jo veikimo būsena visada yra prisotinimo srityje, jai reikia didesnės šilumos kriauklės ir maitinimo įtampos.
2. B klasės galios stiprintuvas:B klasės galios stiprintuvas yra įprastas galios stiprintuvas, kurio darbinė būsena išjungimo{0}}zonoje ir sodrumo srityje keičiasi, pasižymi dideliu efektyvumu ir mažu iškraipymu. Tačiau jam reikia didesnio aušintuvo ir maitinimo įtampos dėl didelių energijos nuostolių, kai jo veikimo būsena yra išjungimo srityje.
3. C klasės galios stiprintuvas:C klasės galios stiprintuvas yra didelio efektyvumo galios stiprintuvas, kurio veikimo būsena visada yra išjungimo srityje, pasižymi dideliu efektyvumu ir dideliu iškraipymu. Tačiau kadangi jis visada veikia išjungimo srityje, norint realizuoti perjungimo funkciją, reikia didelių induktorių ir kondensatorių.
4. D klasės galios stiprintuvas:D klasės galios stiprintuvas yra didelio efektyvumo galios stiprintuvas, jo darbo būsena visada yra perjungimo būsenoje, pasižymi dideliu efektyvumu ir dideliu iškraipymu. Tačiau kadangi jo veikimo būsena visada yra perjungimo būsenoje, norint realizuoti perjungimo funkciją, reikia didesnių induktorių ir kondensatorių.
5. E klasės galios stiprintuvas:E klasės galios stiprintuvas yra didelio efektyvumo galios stiprintuvas, jo darbo būsena visada yra perjungimo būsenoje, pasižymi dideliu efektyvumu ir mažu iškraipymu. Tačiau kadangi jo veikimo būsena visada yra perjungimo būsenoje, norint realizuoti perjungimo funkciją, reikia didesnių induktorių ir kondensatorių.
Trečia, galios stiprintuvo darbo režimas
Yra trys pagrindiniai galios stiprintuvų veikimo režimai:
1. Vieno-baigto veikimo režimas:vieno-baigto veikimo režimas yra paprasčiausias veikimo režimas, turintis tik vieną įvesties ir vieną išėjimo signalą. Šiuo režimu įvesties signalas sustiprinamas ir reguliuojamas išankstiniu stiprintuvu, tada įeina į galios stiprintuvą galios stiprinimui ir galiausiai išvedamas į apkrovą. Šio režimo privalumai yra paprastumas, patikimumas ir maža kaina.
2. Stūmimo-traukimo režimas:Stūmimo{0}}traukimo režimas yra įprastas veikimo režimas, kuriame yra du įvesties ir vienas išvesties signalas. Šiuo režimu du įvesties signalai sustiprinami ir reguliuojami išankstinio stiprintuvo, tada įvedami į galios stiprintuvą galios stiprinimui ir galiausiai išvedami į apkrovą. Šis režimas pasižymi dideliu efektyvumu, stabilumu ir mažesniu iškraipymu.
3. Tilto veikimo režimas:Tilto veikimo režimas yra sudėtingas darbo režimas, turintis keturis įvesties signalus ir vieną išėjimo signalą. Šiame režime keturi įvesties signalai sustiprinami ir reguliuojami išankstiniais stiprintuvais, tada įvedami į galios stiprintuvą galios stiprinimui ir galiausiai išvedami į apkrovą. Šis režimas pasižymi dideliu efektyvumu, stabilumu ir mažesniu iškraipymu.
Ketvirta, galios stiprintuvų taikymas
Galios stiprintuvai yra plačiai naudojami įvairiose srityse, toliau pateikiami keli įprasti taikymo scenarijai:
1. Belaidis ryšys:Belaidžio ryšio sistemose galios stiprintuvai reikalingi, kad sustiprintų perdavimo signalo galią perduoti į tolimą tikslinį įrenginį. Dažniausiai naudojami belaidžio ryšio standartai yra GSM, CDMA, WCDMA, LTE ir pan.
2. Garso stiprinimas:Garso sistemose galios stiprintuvai reikalingi garso signalų galiai sustiprinti, kad būtų galima valdyti įrenginius, tokius kaip garsiakalbiai ar ausinės, kad būtų galima atkurti garsą. Dažniausiai naudojami garso standartai yra MP3, WAV, FLAC ir pan.
3. Radaro sistema:Radaro sistemoje galios stiprintuvai reikalingi radaro signalo galiai sustiprinti, kad būtų galima nustatyti atstumą, greitį ir tikslinio objekto padėtį bei kitą informaciją. Dažniausiai naudojami radarų standartai yra SAR, ISAR, INSAR ir pan.