Erősítő

Általánosan erősítőnek nevezünk egy olyan áramkört, amely a bemeneti jelet változatlan alakkal, de magasabb energiával (nagyobb amplitúdóval) adja ki.

Az „erősítő” elnevezés alatt a köznyelvben leggyakrabban a hangerősítőket (zenei erősítőket), azon belül is a teljesítményerősítőket értjük, melyek hangosítástechnikai rendszerek részét képezik.

Fajtái a működési tartomány jelleggörbéje szerint

A osztályú erősítő

Elektronikus hangerősítők egy fajtája. Az audiofilek kedvenc áramkörei javarészt ilyen erősítők. A kimeneti tranzisztorok a jelszinttől függetlenül mindig nyitva vannak, ebből eredően ezen erősítőfajtának kisebb a torzítása és részletesebb a hangja.

A B osztályú erősítőkkel szembeni előnyei:

• nincs keresztváltási torzítás;
• nincs ki–bekapcsolás a tranzisztoroknál, ezért nincs kapcsolási torzítás;
• alacsonyabb harmonikus torzítás a feszültségerősítő és az áramerősítő részben;
• nincs jelfüggő torzítás a tápegységből;
• állandó és egyben kicsi kimeneti impedancia;
• egyszerűbb elektronikus és konstrukciós a felépítés.

Hátránya:

• Ideális esetben maximum 50% (a gyakorlatban még ennél is kisebb, kb 33%) a hatásfoka.
• A folyamatosan nyitott tranzisztor miatt a disszipációja és az áramfelvétele sokkal nagyobb, mint a B osztályú erősítőké.

A osztályú erősítő

B osztályú erősítő

A B és AB osztályú erősítő alapkapcsolása, az előfeszítő elemek elhanyagolásával

A tranzisztor a nyitás határáig van előfeszítve, így gyakorlatilag nem folyik nyugalmi áram. Emiatt kivezérlés nélkül nem disszipálódik teljesítmény. Kimeneti jel csak akkor keletkezik, ha a bemeneti jel megfelelő polaritású. Váltakozó-feszültségű vezérlőjel és NPN tranzisztor esetében csak az erősített pozitív félhullám, (PNP esetében pedig csak az erősített negatív félhullám) jelenik meg a kimeneten. A B osztályú munkapontba állított erősítő hatásfoka szinuszos kivezérlés esetén 78,5%, ami jó értéknek tekinthető. Hátránya, hogy mivel a munkapont a tranzisztor „könyöktartományában” van, kis vezérlőjelek esetén a kimeneti jel erősen torzított lesz (B osztályú vagy keresztezési torzítás); további negatívum, hogy csak az egyik félhullámot erősíti. Ez utóbbi kiküszöbölhető, ha ellenütemű (komplementer) kapcsolást alkalmazunk, ahol az egyik tranzisztor a pozitív, míg a komplementer párja a negatív félhullámokat erősíti.

AB osztályú erősítő

Olyan B osztályú beállítás, amelyben a tranzisztor munkapontja a lineárisabb szakaszra esik (bár ez a szakasz sem lineáris), emiatt a kivezérelt állapothoz képest kis értékű nyugalmi áram folyik (10-100 mA). Így kivezérlés nélkül is van teljesítményfelvétel, ami a hatásfokot rontja, azonban még így is jobb hatásfokú, mint az A osztályú munkapont. A nyugalmi áram miatt a B osztályú torzítás megszűnik. Nagy teljesítményű hangtechnikai erősítőkben (30 - 100 - ? W ig) szinte kizárólag ilyen munkapontba állított ellenütemű végfokozatokat alkalmaznak. Az A osztályú erősítőhöz képest kevesebbet disszipál (alacsonyabb a veszteségi teljesítménye), de torzítása nagyobb, amit megfelelő áramköri kialakítással lehet ellensúlyozni (negatív visszacsatolás)

C osztályú erősítő

Olyan csöves vagy tranzisztoros erősítő, amelynél a bemenő jel félperiódusánák felénél kisebb ideig folyik áram, ennek következtében jelentős torzítás keletkezik. Ezt csak a rezgőkör tudja helyreállítani, tehát csak távíró üzemben használható. Előnye a nagy hatásfok. Lineáris erősítő céljára alkalmatlan.

C osztályú erősítő

D osztályú erősítő

A D osztályú erősítők kapcsoló üzemben működnek, aminek következtében jellemzőjük a nagy hatásfok, jellemzően 90% feletti a korszerű konstrukciókban. Mivel a kimenete mindig teljesen ki vagy teljesen be van kapcsolva, a veszteségek minimálisak. Egy egyszerű módszer, az impulzusszélesség-moduláció (PWM) is használatos; a nagy teljesítményű kapcsoló üzemű erősítők digitális technikát használnak, mint a szigma-delta moduláció, hogy nagy teljesítményt érjenek el. Régebben hangtechnikai eszközökben csak mélysugárzókhoz használták a korlátozott sávszélesség és a viszonylag nagy torzítás miatt, a félvezetős eszközök fejlődése azonban lehetővé tette a hifi minőségű, a teljes hallható frekvenciasávot lefedő D osztályú erősítők kifejlesztését, a hagyományos erősítőkhöz hasonló jel/zaj aránnyal és torzítással.

Fajtái a felhasznált alkatrészek szerint

Félvezetős felépítés

Előnyei

• Viszonylag kis helyigény
• Kis teljesítményfelvétel (nincs fűtési veszteség)
• Nincsenek veszélyes nagyságú (60-300V) anódfeszültségek

Hátrányai

• Pillanatnyi túlterhelés is tönkreteheti
• Más hangzása van, mint az elektroncsöves készülékeknek
• Jelentős teljesítmény csak speciális kapcsolásokkal érhető el

Elektroncsöves felépítés

Előnyei

• Kevesebb aktív elemmel érhető el azonos erősítés
• Hangerősítőként sokan kellemesebbnek tartják a hangzását
• C osztályú erősítőként akár MW-os teljesítménytartományban is használható
• Nehéz alkatrészek (transzformátor)
• Kis még kellemes csöves torzítás mellett nagyobb kimeneti jelszint.

Hátrányai

• Általában nagyobb méret
• Nagyobb veszteség (részben a katód fűtése miatt)
• Az elektroncsövek élettartama véges (pl. az Orion az 1940-es években az elektroncsövek évenkénti cseréjét ajánlotta)
• Hangtechnikai célokra „elavultnak” tekinthető, folyamatosan cserélendő drága alkatrészek, magas ár

További információk

A Wikimédia Commons tartalmaz Hi-Fi erősítők témájú médiaállományokat.

• The Class-A Amplifier Site
• Class A amplifiers