Effektforstærker

En effektforstærker (eng. power amplifier) er det samme som en udgangsforstærker. En effektforstærkers opgave er at forstærke et audio linjesignal op til et niveau hvor en højttaler kan tilsluttes. Andre anvendelser er drivning af antenner for radiotransmission, samt, i forbindelse med en servo, at styre en DC motors omdrejningstal eller en laserdiodes lysudsendelse. Ved drivning af en højttaler er frekvensområdet typisk begrænset nedad for at opnå designlettelser overfor DC stabilitet, mens en effektforstærker anvendt i en servo oftest skal kunne afgive en fast værdi over lange tidsrum og derfor skal kunne forstærke DC signaler.

En effektforstærker mødes i praksis i hjemmets lydanlæg (receiver) og TV samt i stort set enhver computer. Der er ofte tale om brug af integrerede kredse, hvor hovedparten af elektronikken er samlet i en enkelt komponent, og der derfor kun kræves få eksterne komponenter. Udgangseffekten dækker området fra 1 til 50 W som typiske grænser. En diskret opbygget effektforstærker anvendes hvor der stilles krav til større udgangseffekt eller højere signalkvalitet end det, der kan opnås med de integrerede komponenter.

Effektforstærkere forefindes i følgende kategorier:

• Klasse A - Forstærkerens effektforbrug er konstant og uafhængig af hvor meget der afgives til belastningen. Det er ikke muligt at opnå større virkningsgrad end 50 %, og det er kun ved afgivelse af maksimal effekt at denne grænse opnås. Kan opbygges single ended, hvilket var populært med de tidlige rørforstærkere og med en virkningsgrad begrænset til maksimalt 25 %, eller med push-pull, hvor to komplementære transistorer arbejder sammen. Transistorerne arbejder udelukkende i deres lineære område og klasse A er derfor oftest synonym med høj signalkvalitet. Det store statiske effekttab medfører krav om køling af udgangstrinnet, oftest med store arealer afsat til køleprofiler, og undertiden med forceret køling.
• Klasse B - Forstærkerens effektforbrug er proportional med den afgivne effekt og designet kræver anvendelse af komplementære transistorer i push-pull kobling. Der er normalt behov for transistorer med to polariteter, som NPN og PNP for bipolære transistorer eller P og N kanal for MOSFET transistorer, selv om klasse B kan konstrueres uden brug af komplementære komponenter. Virkningsgraden kan blive højere end klasse A, men det er især det lavere gennemsnitlige effektforbrug der er interessant. Transistorerne er kun aktive i henholdsvis den positive eller negative halvperiode af signalet, så der skal tages hensyn til overgangen mellem de to polariteter af signalet. Her ligger en af udfordringerne, for ved svage signaler bliver selv en lille ulinearitet betydelig. Hvis designet ikke er vellykket bliver resultatet hørbar crossover-forvrængning, som er meget trættende at lytte til. Det er derfor normalt at indføre en bias af udgangstrinnet, så det ved lav udgangseffekt arbejder i klasse A og kun ved højt niveau glider over i klasse B; dette benævnes klasse AB.
• Klasse C - En variant af klasse B, hvor der kun benyttes en enkelt transistor i udgangen, som er aktiv i mindre end 50 % af tiden. Har betydning ved højfrekvenskredsløb hvor en afstemt kreds (LC-led) benyttes som energireservoir og transistoren blot holder svingningen ved lige. Et langsomt varierende signal (modulationen) kan enten ændre på amplituden af svingningen (AM) eller frekvensen af oscillationen (FM).
• Klasse D - En variant af klasse B, hvor der kun forstærkes digitale signaler. De to transistorer skiftes til at lede 100 % eller slet ikke. Udgangssignalet er moduleret ind på et højfrekvenssignal (100 kHz eller højere) som variation af signalets pulsbredde, det vil som et gennemsnit give et lavfrekvent udgangssignal. Forstærkeren kan nå tæt på 100 % virkningsgrad, hvorfor kravet til køling er næsten elimineret, men princippet kræver et lavpasfilter i udgangen for at undertrykke det højfrekvente signal.

I audiofil-kredse figurerer andre klassifikationer, der reflekterer forskelligheder i designet, men de kan alle opfattes som variationer over klasse A og B. Der er eksempelvis mulighed for at drive udgangen fra en lav-effekt klasse A forstærker, hvor forsyningsspændingerne styres af to klasse B forstærkere. Det kombinerer klasse A forstærkerens lave forvrængning med klasse B forstærkerens store udgangseffekt.

Se også

• forforstærker, radioforsats, elektronisk forstærker, radiomodtager, mikser, equalizer

Spire Denne artikel om teknik eller teknologi er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.