Coneixeu els fonaments dels amplificadors de potència?

Amb tanta atenció a IBOC, és adequat fer un pas enrere i revisar els principis bàsics dels amplificadors de RF.

El transmissor de ràdio és una col·lecció d’escenaris. Cada etapa modifica el senyal d'alguna manera per produir la sortida desitjada. A la primera etapa, un oscil·lador o excitador genera la freqüència de funcionament desitjada. La sortida d'aquesta secció s'eleva al valor de sortida del transmissor especificat. Aquest augment de potència es pot fer mitjançant etapes d'amplificació successivament més grans o, en alguns casos, on la sortida de l'excitador és suficient, directament a l'amplificador de potència final (PA) del transmissor.

El senyal de RF transmès ha de contenir alguna informació. En la transmissió, la informació transmesa pren la forma de parla o música i s’anomena modulació. Amb la modulació d’amplitud (AM), la portadora de RF varia en força (amplitud) a un ritme que depèn de la freqüència del so.

Figura 1. En un amplificador de classe A, no flueix cap corrent de xarxa fins que la xarxa sigui positiva. L’operació no lineal es produeix quan el corrent de la xarxa deixa de seguir el corrent de la placa.

Independentment d’on es produeixi la modulació de la portadora, és essencial que l’etapa amplificadora produeixi un senyal net amplificat linealment.


Des del principi

Els primers transmissors van utilitzar la modulació d'amplitud i això ha continuat d'una forma o altra durant uns 100 anys. Probablement és el mètode de modulació més senzill, que requereix només la possibilitat de variar la potència de sortida d’una etapa de RF variant el senyal d’àudio d’entrada.

Als anys 1930 es va desenvolupar la modulació de freqüència (FM). S’aconsegueix variant la freqüència del senyal de RF transmès en lloc de l’amplitud. S'han desenvolupat diversos mètodes per produir modulació de freqüència, inclosos sistemes mecànics comuns i canvis de fase. La modulació de fase produeix el mateix efecte en un receptor FM que la modulació de freqüència.

L'etapa final del transmissor pot estar modulada directament (en AM) o rebre un senyal de RF (FM) ja modulat. Molts transmissors de transmissió moderns utilitzen mòduls d'estat sòlid en les seves fases d'amplificador de potència, però, encara hi ha un nombre considerable de transmissors que continuen utilitzant tubs de buit en les seves fases finals. Els dispositius d'estat sòlid proporcionen una reducció considerable dels costos operatius i el seu ús proporciona la possibilitat, en la majoria dels casos, de canviar un mòdul defectuós d'un transmissor operatiu sense haver d'apagar-se.


Coneix els A, B, Cs

La característica més important d’un amplificador és la linealitat. Aquesta és la capacitat de l’escenari d’amplificar totes les parts per la mateixa quantitat de manera que tots els senyals s’amplifiquin de manera igual.

En un amplificador de classe A, el corrent flueix constantment i no es talla durant cap part del cicle. En un disseny de tubs, això s’aconsegueix subministrant suficient tensió de polarització negativa a la xarxa de control per assegurar-se que mai no superi els 0V en cap moment del cicle.

Això significa que no circula corrent de xarxa i que la font no és necessària per produir cap potència de la unitat. Per exemple, si el senyal d’entrada té un oscil·lació de 30V i el biaix és de -30V, la tensió de la xarxa oscil·larà entre -60V i 0V i no fluiria cap corrent de placa.

Figura 2. Quan un amplificador de classe B està molt tallat, els pics positius provoquen el flux de corrent de la xarxa i de la placa en una sèrie de polsos de mitja ona.

Com que els amplificadors de classe A són intrínsecament ineficients en termes de tensió i corrent requerits, generalment no s’utilitzen avui en dia en transmissors comercials de transmissió. En canvi, els amplificadors de classe B i classe C són habituals o són variacions dels circuits de classe B i classe C, com ara un amplificador de classe AB.

Amb la introducció de la modulació de la durada del pols i els sistemes d’operació digital, els amplificadors han canviat considerablement, però encara s’apliquen els fets bàsics.

Els principis d'amplificació segueixen sent els mateixos independentment de si es tracta d'un amplificador d'estat sòlid o de tub. A causa de la proliferació de transmissors d'alta potència que encara fan servir tubs, tingueu en compte les característiques de control d'un amplificador de tubs de buit.

La figura 1 mostra les característiques dinàmiques d’un amplificador de tub triode. La línia contínua representa el corrent de la placa. La intersecció d'aquesta línia i l'eix de tensió de la xarxa negativa mostra el punt de tall en què el tub està tan esbiaixat negativament que no flueix cap corrent de placa. A mesura que es disminueix el biaix negatiu i passa a través de zero a la regió positiva, el corrent de la placa augmenta. Com més fort és el corrent de la placa a mesura que la tensió de la xarxa es fa positiva, major serà la transconductància del tub. Això controla el factor d'amplificació. A mesura que s'aplica la tensió de RF superposada a la xarxa de control, el biaix es fa més negatiu en pics negatius i menys negatiu en pics positius. Tanmateix, la xarxa mai no serà positiva, de manera que no fluirà cap corrent de la xarxa.

Diferències d’opcions

La diferència principal entre les diverses classes d'amplificadors en dissenys de tubs és el nivell de tensió aplicat a la xarxa de control de l'amplificador de potència. A la classe A, com que el corrent de la placa mai no es talla completament, l’eficiència d’un amplificador de classe A és baixa, aproximadament un 30%, i també la potència de sortida. L’operació de la classe AB s’aconsegueix permetent que flueixi una petita quantitat de corrent de la xarxa segons sigui necessari.

En l'operació de classe B, el biaix de la xarxa de control s'incrementa de manera que el corrent de la placa es troba just al tall. La part positiva del senyal aplicat farà que el corrent de la placa flueixi immediatament. Per molt negatiu que sigui la xarxa, el corrent de la placa no fluirà mai. Aquest tipus d’operació requereix una tensió de senyal suficient per conduir la xarxa positiva. El corrent màxim de la placa augmenta i, de vegades, el corrent mitjà de la placa utilitza dos tubs en operació push-pull. La figura 2 mostra les característiques de funcionament. La sortida és una sèrie de mitjanes ones amb una eficiència del 65% aproximadament.

El funcionament de la classe C és similar excepte que la quadrícula de control està esbiaixada amb molt de pas. El corrent de la placa només flueix amb una excitació elevada i pot arribar a la saturació. L’eficiència és elevada, al voltant del 90 per cent. No obstant això, la forma d'ona es pot distorsionar greument en l'operació de classe B i C. Per això, la impedància de càrrega correcta ha de contenir un component resistiu per desenvolupar la potència necessària. Aquesta sol ser la resistència d’entrada de la línia de transmissió.

Si esteu interessats en l’amplificador de potència i l’equip de transmissors de FM / TV, no dubteu en posar-vos en contacte amb nosaltres:[protegit per correu electrònic] .

Deixa un missatge 

Llista de missatges