Amplificatoare de audiofrecvență de putere

Funcţia esenţiala a unui amplificator de audiofrecvenţa de putere este preluarea unui semnal audio de ordinul sutelor de milivolţi şi amplificarea acestuia in tensiune şi curent, in aşa fel incat in final sa fie posibil transferul dorit de energie electrica către impendanţa de sarcina (grupul de difuzoare din incinta acustica). Amplificatorul de audiofrecvenţa trebuie sa realizeze o amplificare de putere, deci atât amplificarea in curent, cat şi amplificarea in tensiune a semnalului de audiofrecvenţa iniţial.

Orice amplificator audio de putere prezintă următoarele blocuri funcţionale distincte:

- etajul de intrare;

- etajele de amplificare intermediara;

- etajul pilot;

- sursa de tensiune constanta, destinsa polarizării etajului final;

- etajul final;

- etajul de protecţie la suprasarcini;

- etajul de reacţie negativa globala.

Schema bloc a unui amplificator de audiofrecvenţa de putere este prezentata in figura1.

Etajul de intrare îndeplineşte următoarele funcţiuni:

- adaptarea dintre impedanţa de ieşire a sursei de semnal şi impedanţa de intrare a amplificatorului;

- amplificarea liniara in tensiune a semnalului de intrare in toata banda de audiofrecvenţa;

- preluarea din etajul final a unei fracţiuni din semnalul de ieşire, pentru realizarea reacţiei negative globale ce reglementează amplificarea generala totala a amplificatorului.

In funcţie de complexitatea soluţiei adoptate in ceea ce priveşte schema electrica generala a amplificatorului, etajul de intrare poate sa contina unul sau mai multe tranzistoare amplasate intr-o astfel de configuraţie incat sa fie îndeplinite toate considerentele menţionate anterior. Totodată caracteristica de transfer intrare-ieşire a etajului de intrare trebuie sa prezinte o liniaritate maxima in zona activa de lucru, pentru evitarea apariţiei distorsiunilor neliniare (THD, TID etc.). O alta cerinţa imperioasa proprie etajului de intrare este realizarea lui folosind atât configuraţia schemei electrice pasive şi active, astfel incat acesta sa prezinte un zgomot propriu minim.

Etajele de amplificare intermediara realizează amplificarea in tensiune a semnalului de audiofrecvenţa preluat la etajul de intrare. Configuraţia etajelor de amplificare intermediara este astfel aleasa incat funcţionarea lor sa fie situata in zona de liniaritate maxima a caracteristicilor de transfer globale. Datorita acestui fapt etajele de amplificare intermediara prezintă aproape întotdeauna bucle de reacţie negativa locala sau globala. Totodată, in scopul evitării apariţiei distorsiunilor neliniare, amplificarea semnalului audio se face numai in banda de audiofrecvenţa.

In acest scop, aproape totdeauna sunt prevăzute filtre pasive sau active, care limitează banda de trecere a etajelor de amplificare intermediara la limita zonei frecventelor audio înalte.

La majoritatea amplificatoarelor de audiofrecvenţa de putere, banda de audiofrecvenţa este situata in domeniul 20 Hz – 20 KHz. In ceea ce priveşte zgomotul propriu etajelor de amplificare intermediara, se iau aceleaşi precauţii ca şi la etajul de intrare.

Etajul pilot realizează amplificarea finala in tensiune proprie amplificatorului de audiofrecvenţa. Funcţiile esentiale ale etajului pilot sunt următoarele:

- amplificarea finala in tensiune a semnalului de audiofrecvenţa preluat de la etajele de amplificare intermediara:

- funcţionarea liniara in întreaga banda de audiofrecvenţa, in ceea ce priveşte caracteristica de transfer intrare-ieşire;

- furnizarea curentului de comanda a transistoarelor din etajul final, fara ca acest lucru sa deranjeze liniaritatea caracteristicii de transfer proprie etajului pilot.

Datorita acestor considerente, in mod frecvent etajul pilot conţine unul sau mai multe tranzistoare cu amplificare mare, ultimul dintre ele fiind de putere medie.

Totdeauna etajul pilot funcţionează in clasa A.

Sursa de tensiune constanta este necesara polarizării tranzistoarelor din etajul final, astfel incat acestea sa funcţioneze in zona caracteristicilor de transfer liniare.

Majoritatea surselor de tensiune constanta prezintă o configuraţie de tip superdioda(folosirea unui tranzistor ca dioda) datorita următoarelor avantaje:

- obţinerea cu uşurinţa (acţionarea unui potenţiometru semireglabil) a tensiunii necesare polarizării tranzistorelor din etajul final;

- asigurarea optima a compensării termice, intr-o gama larga de temperaturi, necesare bunei funcţionarii a tranzistorelor din etajul final. In acest scop, tranzistorul din montaj superdioda se amplasează fizic pe radiatoarele tranzistorelor finale, izolat electric, dar intr-un contact intim din punct de vedere termic;

- reglajul simplu şi eficient al curentului de mers in gol propriu etajului final.

I.1. Etajul final

Una dintre cele mai importante parţi ale amplificatorului de audiofrecvenţa este etajul final. Funcţiile lui esenţiale sunt următoarele:

- preluarea semnalului de audiofrecvenţa de la etajul pilot care a realizat amplificarea maxima in tensiune a semnalului audio;

- amplificarea in curent, deci practic in putere, a semnalului audio furnizat de etajul pilot;

- adaptarea impedanţei de ieşire a amplificatorului de putere cu impedanţa de sarcina (impedanţa difuzoarelor proprii incintei acustice);

- furnizarea unei parţi din semnalul de ieşire amplificat blocului de reacţie, in scopul controlului permanent amplificării generale a semnalului audio de către etajul de reacţie negativa globala