Třídy zesilovačů
Zesilovače pracující v různých třídách se od sebe liší polohou klidového pracovního bodu a přípustnou úrovní budicího signálu. Nízkofrekvenční zesilovače pracují ve třídách A, B nebo AB; pro úplnost se zmíníme i o třídě C, která se používá pouze v zesilovačích vysoké frekvence.
Zesilovač třídy A
U zesilovače třídy A je klidový pracovní bod nastaven přibližně do středu lineárního úseku převodní charakteristiky:
Obr. 1: Zesilovač třídy A /převodní charakteristika/
Z obrázku je vidět, že anodový proud teče po celou dobu kmitu; právě to je pro zesilovač ve třídě A charakteristické. Mezi jeho další podstatné vlastnosti patří:
-malá účinnost, teoreticky 50%, prakticky u pentod 40÷45%, u triod 25÷30% (ve třídě A1, viz dále)
-relativně (ve srovnání s třídami B a C) malé napětí, potřebné k vybuzení elektronky
-velké zesílení napětí i výkonu
-malé zkreslení; u triod převážně druhou, u pentod třetí harmonickou
-konstantní odběr proudu z napájecího zdroje
-nejvyšší anodová ztráta je při nulovém buzení
Zesilovače třídy A tedy použijeme tam, kde potřebujeme velké zesílení v jednom stupni, malé zkreslení a kdy nám příliš nezáleží na účinnosti, to jest v předzesilovacích stupních a ve stupních malého výkonu.
Zesilovače ve třídě A mohou být jednočinné i dvojčinné. Protože se při buzení nemění (nebo jen velmi málo) anodový proud, lze získat mřížkové předpětí jednoduše na katodovém odporu (self bias). Z téhož důvodu nemá zesilovač velké nároky na tvrdost napájecího zdroje.
Pokud okamžitá hodnota mřížkového napětí není nikdy vyšší než nula (tak jak je to na Obr. 1), mřížka neodebírá žádný proud a k buzení elektronky není třeba žádný výkon. O takovém zesilovači říkáme, že pracuje ve třídě A1. Pokud při vybuzení dojde k tomu, že mřížkové napětí je kladné, označuje se takový zesilovač jako třída A2. V tom případě musí mít budicí stupeň malý vnitřní odpor (transformátor, katodový sledovač) a musí dodat jistý výkon. Výhodou je, že se zvýší využití anodového napětí a účinnost zesilovače osazeného triodou vzroste na hodnoty jinak obvyklé u pentod.
Zesilovač třídy B
U zesilovače třídy B je klidový pracovní bod nastaven tak, že proud je (teoreticky) nulový:
Obr. 2: Zesilovač třídy B
Pokud není elektronka buzena, je její příkon také nulový. Přivedeme-li na mřížku sinusové napětí, zůstane v záporné půlperiodě elektronka stále uzavřena. V kladných půlperiodách poteče anodový proud, jehož průběh se bude skládat z půlsinusovek. V nízkofrekvenčním zesilovači pracují vždy dvě elektronky v dvojčinném zapojení, takže na výstupu dostaneme (za předpokladu lineárních charakteristik) opět nezkreslené výstupní napětí. Teoretická účinnost je 78,5%, praktická 60÷70%; je tedy mnohem lepší než u zesilovače třídy A.
Typické vlastnosti zesilovače třídy B:
-klidový proud je nulový
-anodový proud teče jen během jedné půlvlny
-potřebné budicí napětí je větší (proti třídě A dvojnásobné)
-využití zesílení napětí je poloviční než ve třídě A (elektronka zesiluje jen během jedné půlvlny)
-ve dvojčinném zapojení je zkreslení malé
-anodová ztráta je v klidu nulová, její maximum je při jistém (nikoli maximálním) vybuzení
Stejně jako zesilovače ve třídě A mohou i zesilovače třídy B pracovat bez mřížkového proudu (B1) nebo s mřížkovým proudem (B2). V praxi se i u zesilovačů třídy B nastavuje malý klidový proud (viz Obr. 3), čímž se zmenší zkreslení při malém výkonu.
Obr. 3: Nastavení klidového proudu zesilovače třídy B
Potřebné mřížkové předpětí se určí pomocí tečny k převodní charakteristice (takto zjištěná hodnota se někdy označuje jako promítnuté závěrné napětí). V našem konkrétním případě je mřížkové předpětí Ug0 =-85V; tomu odpovídá klidový proud Ia0 =0,5A. Touto volbou hodnoty Ug0 dosáhneme správného spojení činnosti obou elektronek dvojčinného stupně, jak je na Obr. 3 naznačeno zakreslením převodní charakteristiky druhé elektronky.
Předpětí u zesilovače třídy B musí být vždy pevné (fixed bias). Nároky na tvrdost anodového napětí jsou -díky silně proměnnému odběru- podstatně vyšší než u zesilovače třídy A. Ideální je usměrňovač se vstupní tlumivkou.
Zesilovač třídy AB
Zesilovač třídy AB je jistým kompromisem mezi třídou A a B. Pracovní bod se nastavuje mezi střed lineárního úseku převodní charakteristiky a mezi bod odpovídající promítnutému závěrnému napětí. Zesilovač třídy AB se při malém vybuzení chová jako zesilovač třídy A (obě elektronky pracují současně), při velkém vybuzení jako zesilovač třídy B (pracuje jen jedna elektronka). Zavedením vyššího klidového proudu se zmenší zkreslení při malém budicím signálu, ale zhorší se účinnost zesilovače. Zesilovače výkonu třídy AB se v nízkofrekvenční technice používají nejčastěji.
Požadavky na zdroj napájecího napětí nejsou tak přísné jako u třídy B, vyhoví i usměrňovač s kapacitním vstupem filtru. Pokud pracovní bod odpovídá spíše třídě A, lze předpětí získat na katodovém odporu, jinak musí být předpětí pevné.
Zesilovač třídy C
U zesilovače třídy C je klidový pracovní bod umístěn vlevo od bodu zániku anodového proudu, viz Obr. 4. Přivedeme-li na mřížku budicí napětí, teče anodový proud jen ve tvaru úzkých impulsů, dlouhých méně než polovina periody. Takový průběh obsahuje již velké množství vyšších harmonických.
Obr. 4: Zesilovač třídy C
Zesilovače třídy C mají zpravidla v mřížkovém a anodovém obvodu laděné okruhy. Jejich přesný výpočet je pracný a provádí se většinou v charakteristice konstantních anodových proudů. Teoretická účinnost je 100%, praktická více než 80%. Pro zesílení nízkých kmitočtů se nepoužívají.