Uživatel:Krasepav
| Řádka 44: | Řádka 44: | ||
==Výhody a nevýhody proti zesilovačům třídy AB== | ==Výhody a nevýhody proti zesilovačům třídy AB== | ||
| − | + | ||
| + | ===Výhody=== | ||
*Výrazně vyšší účinnost (v praxi až 95%) | *Výrazně vyšší účinnost (v praxi až 95%) | ||
*Menší rozměry - až desítky kW v 1U | *Menší rozměry - až desítky kW v 1U | ||
*Menší hmotnost (zvláště ve spojení se spínaným napájecím zdrojem) | *Menší hmotnost (zvláště ve spojení se spínaným napájecím zdrojem) | ||
| − | |||
| − | + | ===Nevýhody=== | |
*Při špatném návrhu mohou vysílat EM rušení | *Při špatném návrhu mohou vysílat EM rušení | ||
*Zatím nedosahují zvukových kvalit nejlepších AB zesilovačů | *Zatím nedosahují zvukových kvalit nejlepších AB zesilovačů | ||
| − | + | <BR><BR> | |
[[image:srovnani.jpg|Srovnání velikosti PA zesilovačů v třídě AB oproti třídě D. Zdroj: audioweb.cz]] | [[image:srovnani.jpg|Srovnání velikosti PA zesilovačů v třídě AB oproti třídě D. Zdroj: audioweb.cz]] | ||
Verze z 15. 12. 2011, 10:02
Obsah |
Zesilovače třídy D
Semestrální práce
Pavel Krásenský
Princip funkce
Zesilovače třídy D (nebo také spínané zesilovače) se odlišují od ostatních tříd v tom, že koncové tranzistory nepracují v lineárním režimu, ale čistě v režimu spínacím. Zatímco u konvenční třídy AB je na koncových tranzistorech napětí a zároveň jimi teče proud (P=U*I -> tím se vytváří teplo), je u třídy D na tranzistorech pouze napětí (rozepnuto) nebo pouze proud (sepnuto). Jejich teoretická účinnost je tedy až 100%, v praxi vzhledem k nedokonalosti součástek a limitní rychlosti přepínání lze dosáhnout účinnosti asi 95%.
Koncové tranzistory jsou buzeny obdélníkovým signálem, který je po přivedení audiosignálu modulován buď pulzně-šířkovou modulací (PWM) nebo některým z pokročilejších druhů modulace (Sigma-delta I. nebo II. řádu...), někteří výrobci mají patentované vlastní techniky modulace. Často se používá také rozprostření spektra nosného kmitočtu, které napomáhá snížení amplitud EM rušení a v některých případech umožňuje provozovat zesilovač bez výstupního filtru.
Jako koncové tranzistory se nejčastěji používají MOSFET, přičemž jsou na ně kladeny vysoké nároky. Musí mít malý odpor v sepnutém stavu (Rdson), aby nevznikaly velké tepelné ztráty a zesilovač měl velkouo účinnost, ale zároveň musí mít dobré dynamické vlastnosti, aby mohly pracovat na vysokých frekvencích. Požadujeme malé parazitní kapacity a rychlé spínací časy, zde jdou však naše požadavky proti sobě, proto je volba tranzistorů vždy kompromisem.
Nejčastější použití
- Kapesní zařízení - smartphone, mp3 přehrávače
- PA zesilovače velkých výkonů
Rozdělení
Podle vstupního signálu
- S analogovým vstupem
- S digitálním vstupem (SPDIF, I2S...) - zesilovač zároveň zastává úlohu D/A převodníku
Podle provedení
- Jednočipové - nejmenší rozměry a výkony
- Napůl diskrétní - integrovaný budič a koncový stupeň zvlášť
- Plně disrétní - pro největší výkony
Podle výstupního filtru
- Zesilovače s LC filtrem (klasická koncepce)
- "Filterless" zesilovače - časté u miniaturních zesilovačů v kapesních zařízeních
Podle topologie koncového stupně
- Poloviční můstek
- Plný můstek
Výhody a nevýhody proti zesilovačům třídy AB
Výhody
- Výrazně vyšší účinnost (v praxi až 95%)
- Menší rozměry - až desítky kW v 1U
- Menší hmotnost (zvláště ve spojení se spínaným napájecím zdrojem)
Nevýhody
- Při špatném návrhu mohou vysílat EM rušení
- Zatím nedosahují zvukových kvalit nejlepších AB zesilovačů
Literatura
International Rectifier: Class D Audio Amplifier Basics
Bob Cordell - Designing Audio Power Amplifiers
Petr Štál: Výkonové audio zesilovače ve třídě D
