Nội dung
Nếu bạn đã từng sử dụng cục đẩy công suất nói chung và các dòng cục đẩy Class A và cục đẩy Class D sẽ biết được hiệu suất, ưu điểm cũng như nhược điểm của từng loại Class. Hôm nay, Lạc Việt Audio xin giới thiệu đến các bạn thêm một loại class của cục đẩy nữa đó là cục đẩy Class AB. Chúng ta cùng nhau đi phân tích xem cục đẩy class AB là gì nhé!
Cục đẩy class AB là gì?
Có thể dễ dàng hình dung cục đẩy class AB chính là tổng hợp và “trung bình cộng” đặc điểm của class A và class B. Nó sẽ mang trong mình những gì có thể coi là tốt nhất của cục đẩy class A và B, đồng thời nó cũng khắc phục nhược điểm cố hữu của các dòng cục đẩy class A và B hiện đang có.
Đầu tiên nói về hiệu suất của cục đẩy class AB: Như đã nói ở trên, cục đẩy class AB là thiết kế lai giữa class A và class B, vì thế nó có hiệu suất cao hơn khoảng 35% – 50% (100W đầu vào cho ra từ 35- 50W đầu ra).
Sò công suất Amply class AB: Hai sò công suất trong Amply class AB luôn hoạt động cùng lúc, triệu tiêu mức sai số tín hiệu. Chúng hoạt động theo nguyên tắc kéo – đẩy, một sò khuếch đại tín hiệu dương và một sò khuếch đại tín hiệu âm. Không chỉ như vậy, Amply class AB có mức bias điện áp rất nhỏ tầm 5% – 10% giá trị dòng nghỉ cung cấp cho sò công suất. Thường thì, Class AB sẽ có hiệu suất làm việc cao hơn so với nửa chu kì class B và ít hơn nhiều so với toàn chu kì Class A.
so sánh cục đẩy class A, B và class AB
So sánh các class khuếch đại: A, B và AB
Lớp A: – Các bóng bán dẫn đầu ra đơn của bộ khuếch đại tiến hành cho toàn bộ 360 o của chu kỳ của dạng sóng đầu vào.
Lớp B: – Bộ khuếch đại hai bóng bán dẫn đầu ra chỉ thực hiện trong một nửa, nghĩa là 180 o của dạng sóng đầu vào.
Lớp AB: – Bộ khuếch đại hai bóng bán dẫn đầu ra tiến hành ở đâu đó giữa 180 o và 360 o của dạng sóng đầu vào.
Hiệu suất tốt, chất lượng và khả năng tản nhiệt tuyệt vời, Amply class AB luôn mang đến không gian rộng, hoành tráng và độ hoạt động tốt để các bạn tự tin thể hiện bản thân, phiêu du cùng âm nhạc.
Hình ảnh bên trong cục đẩy class AB tại Lạc Việt Audio
Nguyên lý, bản chất vật lý của class AB
Để có thể tìm hiểu chi tiết về class AB, chúng ta cùng đi vào các vấn đề về điện áp cũng như điện trở của mạch công suất class này nhé!
Vấn đề khuếch đại điện áp class AB
Ở đây độ lệch của các bóng bán dẫn đạt được bằng cách sử dụng điện áp phân cực cố định phù hợp áp dụng các cơ sở của TR1 và TR2 . Sau đó, có một khu vực nơi cả hai bóng bán dẫn đang được dẫn và dòng thu gom tĩnh nhỏ chạy qua TR1 kết hợp với dòng thu gom tĩnh nhỏ chạy qua TR2 và vào tải.
Khi tín hiệu đầu vào đi tích cực, điện áp tại căn cứ của TR1 làm tăng sản xuất một sản lượng tích cực của một số lượng tương tự mà làm tăng thu hiện tại chảy qua TR1 tìm nguồn cung ứng hiện tại để tải, R L . Tuy nhiên, do điện áp giữa hai cơ sở là cố định và không đổi, nên bất kỳ sự tăng dẫn nào của TR1 sẽ gây ra sự giảm bằng nhau và ngược lại trong việc dẫn TR2 trong nửa chu kỳ dương.
Vấn đề khuếch đại điện áp class AB
Kết quả là, bóng bán dẫn TR2 cuối cùng sẽ tắt đi bóng bán dẫn phân cực thuận, TR1 để cung cấp tất cả mức tăng hiện tại cho tải. Tương tự như vậy, đối với nửa âm của điện áp đầu vào thì điều ngược lại xảy ra. Nghĩa là, TR2 tiến hành chìm dòng tải trong khi TR1 tắt khi tín hiệu đầu vào trở nên âm hơn.
Kiến thức âm thanh hay nên biết:
Cục đẩy công suất 4 kênh loại nào tốt? Giá cả ra sao?
Cục đẩy công suất là gì? Tác dụng của cục đẩy công suất
Cách đấu amply với cục đẩy đơn giản và dễ hiểu nhất
Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng khi điện áp đầu vào, V IN bằng 0, cả hai bóng bán dẫn đều hơi dẫn do sai lệch điện áp của chúng, nhưng khi điện áp đầu vào trở nên dương hoặc âm hơn, một trong hai bóng bán dẫn sẽ dẫn đến việc chìm thêm nguồn hiện hành. Vì việc chuyển đổi giữa hai bóng bán dẫn xảy ra gần như ngay lập tức và diễn ra suôn sẻ, biến dạng chéo ảnh hưởng đến cấu hình Lớp B được giảm đáng kể. Tuy nhiên, sai lệch không chính xác có thể gây ra đột biến chéo chéo sắc nét khi hai bóng bán dẫn chuyển qua.
Việc sử dụng điện áp phân cực cố định cho phép mỗi bóng bán dẫn tiến hành hơn một nửa chu kỳ đầu vào, (Hoạt động của lớp AB). Tuy nhiên, không thực tế khi có thêm pin trong thiết kế giai đoạn đầu ra của bộ khuếch đại. Một cách rất đơn giản và dễ dàng để tạo ra hai điện áp phân cực cố định để đặt điểm Q ổn định gần với các bóng bán dẫn bị cắt, là sử dụng mạng chia điện áp.
Vấn đề khuếch đại điện trở lớp AB
Khi một dòng điện đi qua một điện trở, sự sụt giảm điện áp được phát triển trên điện trở theo định nghĩa của định luật Ohm. Vì vậy, bằng cách đặt hai hoặc nhiều điện trở nối tiếp trên một điện áp cung cấp, chúng ta có thể tạo ra một mạng phân chia điện áp tạo ra một bộ điện áp cố định theo các giá trị mà chúng ta chọn.
Mạch cơ bản tương tự như mạch phân cực điện áp ở trên trong các bóng bán dẫn, TR1 và TR2 tiến hành trong nửa chu kỳ ngược lại của dạng sóng đầu vào. Nghĩa là khi V IN in dương, TR1 tiến hành và khi V IN âm, TR2 tiến hành.
Khuếch đại điện trở Class AB
Bốn điện trở từ R1 đến R4 được kết nối qua điện áp cung cấp Vcc để cung cấp độ lệch điện trở cần thiết. Hai điện trở, R1 và R4 được chọn để đặt điểm Q ở trên mức giới hạn một chút với giá trị chính xác của V BE được đặt ở khoảng 0,6V để điện áp giảm trên mạng điện trở đưa cơ sở TR1 xuống khoảng 0,6 V và của TR2 đến khoảng0,6V.
Sau đó, tổng điện áp rơi trên các điện trở phân cực R2 và R3 là khoảng 1,2 volt, thấp hơn giá trị cần thiết để bật từng bóng bán dẫn đầy đủ. Bằng cách thiên vị các bóng bán dẫn ngay phía trên ngưỡng, giá trị của dòng thu không hoạt động, I CQ , nên bằng không. Ngoài ra, vì cả hai bóng bán dẫn chuyển mạch được kết nối nối tiếp một cách hiệu quả trên toàn bộ nguồn cung cấp, điện áp V CEQ giảm trên mỗi bóng bán dẫn sẽ xấp xỉ một nửa Vcc .
Trong khi lý thuyết điện trở của bộ khuếch đại Class AB hoạt động trên lý thuyết, dòng thu của bóng bán dẫn rất nhạy cảm với những thay đổi trong điện áp phân cực cơ sở của nó, V BE . Ngoài ra, điểm cắt của hai bóng bán dẫn miễn phí có thể không giống nhau, vì vậy việc tìm tổ hợp điện trở chính xác trong mạng phân chia điện áp có thể gây rắc rối. Một cách để khắc phục điều này là sử dụng một điện trở có thể điều chỉnh để đặt điểm Q chính xác như được hiển thị.
Khuếch đại điều chỉnh class AB
Một điện trở có thể điều chỉnh, hoặc chiết áp có thể được sử dụng để đặt cả hai bóng bán dẫn lên bờ dẫn. Sau đó, các bóng bán dẫn TR1 và TR2 được phân cực qua R B1 -VR1-R B2 để đầu ra của chúng được cân bằng và dòng không hoạt động chảy vào tải.
Tín hiệu đầu vào được áp dụng thông qua các tụ điện C1 và C2 được đặt chồng lên các điện áp phân cực và được đặt vào các đế của cả hai bóng bán dẫn. Lưu ý rằng cả hai tín hiệu được áp dụng cho mỗi cơ sở có cùng tần số và biên độ như chúng có nguồn gốc từ V IN .
Khuếch đại điều chỉnh class AB
Ưu điểm của sự sắp xếp sai lệch có thể điều chỉnh này là mạch khuếch đại cơ bản không yêu cầu sử dụng các bóng bán dẫn miễn phí có đặc tính điện phù hợp hoặc tỷ lệ điện trở chính xác trong mạng phân chia điện áp vì có thể điều chỉnh chiết áp.
Vì điện trở là thiết bị thụ động chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt do định mức công suất của nó, nên độ lệch điện trở của bộ khuếch đại Class AB, có thể cố định hoặc điều chỉnh, có thể rất nhạy cảm với những thay đổi về nhiệt độ. Bất kỳ thay đổi nhỏ nào về nhiệt độ hoạt động của điện trở phân cực (hoặc bóng bán dẫn) có thể ảnh hưởng đến giá trị của chúng tạo ra những thay đổi không mong muốn trong dòng thu gom tĩnh của mỗi bóng bán dẫn. Một cách để khắc phục vấn đề liên quan đến nhiệt độ này là thay thế các điện trở bằng điốt để sử dụng xu hướng diode.
Xu hướng khuếch đại của class AB trong cục đẩy và amply
Mặc dù việc sử dụng điện trở phân cực có thể không giải quyết được vấn đề nhiệt độ, một cách để bù cho bất kỳ sự thay đổi liên quan đến nhiệt độ nào trong điện áp phát cực gốc, ( V BE ) là sử dụng một cặp điốt phân cực thuận bình thường trong bố trí phân cực của bộ khuếch đại như được hiển thị .
Một dòng điện không đổi nhỏ chạy qua mạch nối tiếp của R1-D1-D2-R2 , tạo ra các giọt điện áp đối xứng ở hai bên của đầu vào. Không có điện áp tín hiệu đầu vào được áp dụng, điểm giữa hai điốt là 0 volt. Khi dòng điện chạy qua chuỗi, có sự sụt giảm điện áp phân cực thuận khoảng 0,7V trên các điốt được áp dụng cho các điểm nối cơ sở của các bóng bán dẫn chuyển mạch.
Có thể bạn sẽ thích:
Do đó, điện áp giảm trên các điốt, làm lệch cơ sở của bóng bán dẫn TR1 xuống còn khoảng 0,7 volt và cơ sở của bóng bán dẫn TR2 xuống khoảng 0,7 volt. Do đó, hai điốt silicon cung cấp sự sụt giảm điện áp không đổi khoảng 1,4 volt giữa hai cơ sở sai lệch chúng ở trên mức cắt.
Khi nhiệt độ của mạch tăng lên, thì cũng như vậy của các điốt khi chúng được đặt bên cạnh các bóng bán dẫn. Do đó, điện áp trên tiếp giáp PN của diode do đó làm giảm sự chuyển hướng của một số dòng điện cơ sở của bóng bán dẫn ổn định dòng thu của bóng bán dẫn.
Xu hướng khuếch đại của class AB trong cục đẩy và amply
Nếu các đặc tính điện của các điốt được kết hợp chặt chẽ với các đặc tính của cực phát cực tiểu cực, thì dòng điện chạy trong điốt và dòng điện trong các bóng bán dẫn sẽ giống nhau tạo ra cái gọi là gương hiện tại. Hiệu ứng của gương hiện tại này bù cho sự thay đổi nhiệt độ tạo ra hoạt động Class AB cần thiết do đó loại bỏ mọi biến dạng chéo.
Trong thực tế, xu hướng diode dễ dàng được thực hiện trong các bộ khuếch đại mạch tích hợp hiện đại ngày nay vì cả diode và bóng bán dẫn chuyển mạch được chế tạo trên cùng một chip, chẳng hạn như trong IC khuếch đại công suất âm thanh LM386 phổ biến. Điều này có nghĩa là cả hai đều có các đường cong đặc tính giống hệt nhau đối với sự thay đổi nhiệt độ rộng mang lại sự ổn định nhiệt của dòng tĩnh.
Xu hướng của giai đoạn đầu ra bộ khuếch đại Class AB thường được điều chỉnh để phù hợp với một ứng dụng khuếch đại cụ thể. Dòng điện của bộ khuếch đại được điều chỉnh về 0 để giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng, như trong hoạt động của Lớp B, hoặc được điều chỉnh cho dòng điện hoạt động rất nhỏ để dòng chảy giảm thiểu méo chéo tạo ra hoạt động của bộ khuếch đại Class AB thực sự.
Trong các ví dụ về độ lệch lớp AB ở trên, tín hiệu đầu vào được ghép trực tiếp với các cơ sở bóng bán dẫn chuyển mạch bằng cách sử dụng các tụ điện. Nhưng chúng ta có thể cải thiện giai đoạn đầu ra của bộ khuếch đại Class AB thêm một chút bằng cách thêm vào giai đoạn trình điều khiển phát chung chung đơn giản như được hiển thị.
Giai đoạn điều khiển khuếch đại class AB
Transitor TR3 hoạt động như một nguồn hiện tại thiết lập dòng điện phân cực DC cần thiết chạy qua các điốt. Cái này đặt điện áp đầu ra không hoạt động là Vcc / 2 . Vì tín hiệu đầu vào điều khiển cơ sở của TR3 , nó hoạt động như một tầng khuếch đại điều khiển các cơ sở của TR1 và TR2 với một nửa số dương của chu kỳ đầu vào điều khiển TR1 trong khi TR2 tắt và một nửa âm của chu kỳ đầu vào điều khiển TR2 trong khi TR1 là tắt, giống như trước đây.
Giống như hầu hết các mạch điện tử, có nhiều cách khác nhau để thiết kế giai đoạn đầu ra bộ khuếch đại công suất vì nhiều biến thể và sửa đổi có thể được thực hiện cho mạch đầu ra bộ khuếch đại cơ bản. Công việc của bộ khuếch đại công suất là cung cấp một mức công suất đầu ra đáng kể (cả dòng điện cũng như điện áp) cho tải được kết nối với mức độ hiệu quả hợp lý. Điều này có thể đạt được bằng cách vận hành (các) bóng bán dẫn ở một trong hai chế độ hoạt động cơ bản, Class A hoặc Class B.
Giai đoạn điều chỉnh khuếch đại class AB
Một cách để vận hành bộ khuếch đại với mức hiệu quả hợp lý là sử dụng giai đoạn đầu ra Class B đối xứng dựa trên các bóng bán dẫn NPN và PNP bổ sung. Với mức độ phân cực thuận phù hợp, có thể giảm bất kỳ biến dạng chéo nào do hai bóng bán dẫn bị cắt trong một khoảng thời gian ngắn của mỗi chu kỳ và như chúng ta đã thấy ở trên, một mạch như vậy được gọi là Class AB bộ khuếch đại.
Sau đó kết hợp tất cả lại, giờ đây chúng ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suất Class AB đơn giản như được hiển thị, tạo ra khoảng một watt thành 16 ohms với tần số đáp ứng khoảng 20Hz đến 20kHz.
Tóm tắt về mặt vật lý, điện tử học của class AB
Ở đây chúng ta đã thấy rằng bộ khuếch đại Class AB bị sai lệch để dòng điện đầu ra chảy ít hơn một chu kỳ của dạng sóng đầu vào nhưng hơn một nửa chu kỳ. Việc triển khai các bộ khuếch đại Class AB rất giống với các cấu hình Class B tiêu chuẩn ở chỗ nó sử dụng hai bóng bán dẫn chuyển đổi như là một phần của giai đoạn đầu ra bổ sung với mỗi bóng bán dẫn tiến hành nửa chu kỳ của dạng sóng đầu vào trước khi được kết hợp ở tải.
Do đó, bằng cách cho phép cả hai bóng bán dẫn chuyển đổi dòng điện cùng một lúc trong một khoảng thời gian rất ngắn, dạng sóng đầu ra trong khoảng thời gian giao nhau bằng 0 có thể được làm mịn đáng kể làm giảm méo chéo liên quan đến thiết kế bộ khuếch đại Class B. Khi đó góc dẫn lớn hơn 180 o nhưng nhỏ hơn nhiều so với 360 o .
Chúng ta cũng đã thấy rằng cấu hình bộ khuếch đại Class AB hiệu quả hơn bộ khuếch đại Class A nhưng kém hiệu quả hơn so với Class B do dòng điện tĩnh nhỏ cần thiết để phân cực các bóng bán dẫn ngay trên mức cắt. Tuy nhiên, việc sử dụng sai lệch không chính xác có thể gây ra các biến dạng chéo chéo tạo ra một tình trạng tồi tệ hơn.
Phải nói rằng, bộ khuếch đại Class AB là một trong những thiết kế bộ khuếch đại công suất âm thanh được ưa thích nhất do sự kết hợp giữa hiệu suất khá tốt và chất lượng cao vì chúng có độ méo chéo thấp và độ tuyến tính cao tương tự như thiết kế bộ khuếch đại Class A.
Vì hiệu suất và chất lượng âm thanh của class AB rất cao, chính vì vậy nó rất phù hợp để sử dụng khi kết hợp với các dòng loa có độ nhạy lớn ví dụ như loa âm trần.
Như vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu tất cả mọi thứ về class AB dùng trong cục đẩy và amply rồi. Các bạn hãy cùng đặt câu hỏi để chúng ta cùng nhau trao đổi nhé.
Comments