Yükselteçlerde Güç Sınıflandırması

Yükselteçleri genel olarak anlatmak çoğu zaman yetersiz kalmaktadır. Hatta genel bir yükseltecin çizimi bile tam olarak fikir vermez. Bunun nedeni yükseltecin türü ses frekans mı, yüksek frekans mı olduğu hem çizimi hem de açıklamasını çok değiştirir. Bende güç yükselteçlerini önce ses sonra yüksek frekans olarak ayırarak anlatacağım. Önce ses frekans yükselteçleri.

A Sınıfı Güç Yükselteçleri:

Yukarıdaki devrenin bayası R₁ ve R₂ dirençleri tarafından sağlanmaktadır. Devrenin DC kararlılığını sağlamak için R_E direnci kullanılmıştır. Devrenin AC kazancını artırmak için C_E kondansatörü R_E direncine paralel bağlanmıştır. Devrenin R_L yük direnci transistörün kollektörüne bir trafo ile bağlanmış olup kollektöre R_L' olarak yansır. Kollektöre yansıyan yük empedansının değeri

R_L' = (N₁₂ / N₂₂) R_L

eşitliği ile verilir.

Transformatör kuplajının bazı avantajları vardır.

1. Transformatör kuplajında yük üzerinde DC akım olmadığından, R_L üzerinde DC güç kaybı olmayacaktır. Bu durum özellikle yük bir hoparlör veya servo motor olduğu zaman önemlidir. DC akım çıkış yükünün performansını düşürür.

2. Eğer transformatörün primer direnci (empedansı değil) ihmal edilebilirse kollektör gerilimi V_c, V_cc kaynak gerilimine eşit olur. Böylece bu tür devreleri küçük kaynak gerilimleri ile kullanmak mümkün olur.

3. Transformatör, empedans uygunlaştırması yaptığından alçak empedanslı yüklerin (hoparlör, anten gibi) yüksek empedans olan kollektöre bağlamak mümkün olur.

Bunların yanında transformatörün dar bantlı, ağır ve geniş hacimli olduğunu da unutmamak gereklidir.

Aşağıdaki şekilde A sınıfı yükseltecin basitleştirilmiş şekli görülmektedir. Bu devrede kollektör besleme gerilimi

V_cc' = V_cc - V_E

eşitliği ile verilmiştir. Beyz bayas devresinin eşdeğer voltaj değeri ve direnci

V_BB = (R₂/(R₁ + R₂)) x V_cc
R_B = R₁ // R₂
olarak verilmiştir.

Toplam kollektör akımı İ_c, DC (I_c) ve AC (i_c) yük akımlarının toplamından oluşur.

İ_c = I_c + i_c

Çıkış trafosunun primer sarımı L bobini ile temsil edilmiştir. Bobin, DC akıma kısa devre etkisi göstereceğinden R_L' yük direnci üzerinde DC gerilim düşmesi olmayacaktır. R_L' üzerindeki AC gerilim düşümü

V_o = i_c x R_L'

değerine eşit olur. Kollektör emitör arasındaki anlık gerilim değeri

V_ce = V_cc' + v_o = V_cc' + (i_c x R_L')

Yukarıdaki denklem aşağıdaki şekilde AC yük doğrusunu ifade eder. Q noktasındaki, kollektör - emitör gerilimi V_cc' değerine, kollektör akımı ise I_c değerine eşittir. A sınıfı çalışmada Q noktası yük doğrusu üzerinde her iki tarafa eşit olarak salınacağından, AC kollektör gerilimi V_m = V_cc' , tepe değerine ulaşır ve toplam kollektör geriliminin değişmesi 0 volt ile 2 x V_cc' değeri arasıda olur. Distorsiyon ve non-lineer çalışmadan kaçınmak için kollektör gerilimindeki salınımdan daha düşük değerde tutulur.

V_i giriş gerilimi örneğin bir sinüs ise, AC kollektör sinyal akımının ortalama yada DC değeri Sıfır olacaktır. Bu durumda, yalnızca DC kollektör akımı, besleme kaynağında çekilen gücü oluşturacaktır. Bu gücün değeri

P_cc = P_dc = V_cc' x I_c

Bu eşitliğe göre, A sınıfı yükselteçte DC kaynaktan çekilen güç SABİT olup, V_cc' kollektör gerilimi ile DC kolektör akımı I_c değerine bağlıdır. (Ses yükselteçlerinde A sınıfı yükselteçler çok düşük distorsiyonları ile ünlüdür. Bu nedenle A sınıfı güç yükselteçleri biraz pahalıdır. Bu yükselteçlerin volümü kısık da olsa "hatta en kısık olsa da" iyice açık da olsa hep aynı sıcaklıkta kalır. Bu durum tecrübeyle sabittir.) Yük üzerine beslenen AC güç değeri

P_L = P_ac = R_L' x (I_rms)²

olarak belirlenir. Eşitlikteki I_rms değeri, trafonun primerindeki AC yük akımıdır. Kollektör beslemesinden çekilen toplam güç, yük üzerine beslenen güç ile, transistörde kollektör kaybı olarak kaybolan gücün toplamına eşittir.

P_cc = P_L + P_c

Değeri kollektör kaybını verir. DC çalışma şartlarında (giriş sinyali sıfır iken) P_L = 0 ve P_cc = P_c = V_cc' x I_c değerindedir. Bu eşitlik, giriş sinyali bulunmadığı zamanda bile, kollektör kaybının maksimum olduğunu gösterir. Yük üzerine beslenen maksimum güç, maksimum kollektör gerilimi (AC) ile maksimum AC kollektör akımının çarpımına eşittir. Buna göre

P_L(max) = V_rms(max) x I_rms(max)
P_L(max) = 0,5 x V_cc' x I_c

değerine eşit olacaktır. A sınıfı bir yükselteç için maksimum verim

Verim = P_L(max)/P_cc
Verim = (0,5 x V_cc' I_c) / (V_cc' x I_c )
Verim = 0,5 yada %50 dir.

Pratikte %50 verime bile erişilemez. Çünkü yük doğrusunun kenarlarında transistör non-lineer bölgelerde çalışır ve kabul edilemeyecek bir distorsiyon oluşur.

A sınıfı bir yükselteçte yük üzerine beslenecek maksimum güç (sinüs giriş sinyali için)

P_L = P_c(max) = 0,5 x V_cc' x I_c olarak verilir.

---

Temel Elektronik Bölüm Fihristi

Temel Elektronik Konu Fihristi... »Temel Elektronik Ana Sayfa ----------------------------------------------------------- >İletkenlik-Yalıtkanlık... »İletkenler, Yalıtkanlar, Yarıiletkenler   Yarıiletkenlerde İletim   PN Bağlantısı ----------------------------------------------------------- >Devre Elemanları... »Diyot   Doğrultucular   Köprü Doğrultucular   Zener Diyot   Diğer Diyot Uygulamaları ------------------------ »Transistörler   Transistör   Temel Transistör Devreleri   Transistörlerin Çalışma Bölgeleri   Transistörlerin Bayaslaması   Transistörlü Yükselteçler   Çok Katlı Yükselteçler   Alan Etkili Transistör (FET)   FET Transistörün Bayaslanması   FET Transistörlü Yükselteç   MOSFET ------------------------ »Özel Yarıiletken Elemanlar   Tunnel ve Varicap Diyot   Thyristor   SCR (devam)   TRIAC, DIAC   TRIAC, DIAC uygulamaları ------------------------ »UJT (Unijunction - Tek Bağlantılı Transistör) ----------------------------------------------------------- >Soğutucular ----------------------------------------------------------- >Yükselteçler »Yükselteçler   A Sınıfı Güç Yükselteçleri   B Sınıfı Güç Yükselteçleri   Crossover Distorsiyon   RF Güç Yükselteçleri   Doğrusal Olmayan RF Yükselteçleri ------------------------ »İşlemsel Yükselteçler (Opamp)   İşlemsel Yükselteçler   Karşılaştırıcı ve İzleyici   Eviren ve Evirmeyen   Toplayan ve Çıkaran   Tümleyici ve Türev Alıcı ----------------------------------------------------------- >Geri Besleme ve Osilatörler   Geri Besleme   741 le Geri Beslemeye Örnek   Colpitts Osilatör   Hartley Osilatör   Amstrong Osilatör   Kristal Osilatör

Bu yazı ANTRAK'ın web sitesinden alınmıştır. Hazırlayan (TA2CCS) Şahin Küliğ