יסודות, סיווג, מצבי פעולה ויישומים של מגברי הספק

מגבר הספק הוא רכיב אלקטרוני נפוץ המגביר את ההספק של אות כניסה להספק מוצא רצוי. ביישומים רבים, מגברי הספק נדרשים למלא צרכים ספציפיים, כגון תקשורת אלחוטית, הגברה אודיו, מערכות מכ"ם ובקרה תעשייתית. במאמר זה נציג את העקרונות הבסיסיים, הסיווג, מצבי הפעולה והיישומים של מגברי הספק.

ראשית, העיקרון הבסיסי של מגבר הספק

עקרון הליבה של מגבר הספק הוא להגביר את הספק של אות הכניסה להספק המוצא הרצוי. עקרון העבודה הבסיסי שלו הוא כדלקמן:

1. אות הקלט מוגבר ומתכוונן על ידי הקדם מגבר לעיבוד והגברה הבאים;

2. האות המוגבר נכנס למגבר ההספק להגברת הספק, המתממשת בדרך כלל באמצעות מכשירים כגון טרנזיסטורים או צינורות אפקט שדה;

3. מגבר ההספק מגביר את הספק אות הכניסה להספק המוצא הרצוי ומוציא אותו לעומס;

4. העומס מקבל את פלט האות ממגבר ההספק, ומבצע את הפעולה והבקרה המתאימים בהתאם לצרכים.

שנית, סיווג מגברי הספק

על פי מבני מעגלים ומצבי פעולה שונים, ניתן לחלק מגברי כוח לסוגים הבאים:

1. מגבר כוח Class A:מגבר הספק Class A הוא סוג נפוץ של מגבר הספק, שתמיד שומר על מצב העבודה שלו באזור הליניארי ובעל יעילות גבוהה ועיוות נמוך. עם זאת, מכיוון שמצב הפעולה שלו הוא תמיד באזור הרוויה, הוא דורש גוף קירור ומתח אספקה ​​גדולים יותר.

2. מגבר כוח Class B:מגבר הספק Class B הוא מגבר הספק נפוץ, מצב העבודה שלו באזור הניתוק- ואזור הרוויה עובר ביניהם, עם יעילות גבוהה ועיוות נמוך. עם זאת, הוא דורש גוף קירור ומתח אספקה ​​גדולים יותר בגלל אובדן החשמל הגדול כאשר מצב הפעולה שלו נמצא באזור הניתוק.

3. מגבר כוח Class C:מגבר כוח Class C הוא מגבר כוח בעל יעילות גבוהה שמצב הפעולה שלו תמיד נמצא באזור הניתוק עם יעילות גבוהה ועיוות גבוה. עם זאת, מכיוון שהוא תמיד פועל באזור הניתוק, הוא דורש משרנים וקבלים גדולים כדי לממש את פונקציית המיתוג.

4. מגבר כוח Class D:מגבר כוח Class D הוא סוג של מגבר כוח בעל יעילות גבוהה, מצב העבודה שלו תמיד במצב מיתוג, עם יעילות גבוהה ועיוות גבוה. עם זאת, מכיוון שמצב הפעולה שלו תמיד במצב מיתוג, הוא דורש משרנים וקבלים גדולים יותר כדי לממש את פונקציית המיתוג.

5. מגבר כוח Class E:מגבר כוח Class E הוא מעין מגבר כוח בעל יעילות גבוהה, מצב העבודה שלו הוא תמיד במצב מיתוג, עם יעילות גבוהה ועיוות נמוך. עם זאת, מכיוון שמצב הפעולה שלו תמיד במצב מיתוג, הוא דורש משרנים וקבלים גדולים יותר כדי לממש את פונקציית המיתוג.

שלישית, מצב העבודה של מגבר הספק

ישנם שלושה מצבי פעולה עיקריים של מגברי כוח כדלקמן:

1. מצב פעולה-יחיד:מצב פעולה-יחיד הוא הסוג הפשוט ביותר של מצב פעולה, שיש לו רק אות כניסה אחד ואות פלט אחד. במצב זה, אות הכניסה מוגבר ומווסת על ידי קדם מגבר, ואז נכנס למגבר ההספק להגברת הספק, ולבסוף יוצא לעומס. למצב זה יש את היתרונות של פשטות, אמינות ועלות נמוכה.

2. מצב דחיפה-:מצב דחיפה- הוא מצב פעולה נפוץ, הכולל שני אותות כניסה ואות פלט אחד. במצב זה, שני אותות הכניסה מוגברים ומווסתים על ידי הקדם מגבר, לאחר מכן נכנסים למגבר ההספק להגברת הספק, ולבסוף יוצאים לעומס. למצב זה יש את היתרונות של יעילות גבוהה, יציבות ופחות עיוותים.

3. מצב תפעול גשר:מצב פעולת הגשר הוא מצב פעולה מורכב, הכולל ארבעה אותות כניסה ואות פלט אחד. במצב זה, ארבעת אותות הכניסה מוגברים ומווסתים על ידי מגברים קדם, ואז נכנסים למגבר ההספק להגברת הספק, ולבסוף יוצאים לעומס. למצב זה יש את היתרונות של יעילות גבוהה, יציבות ופחות עיוותים.

רביעית, היישום של מגברי כוח

מגברי כוח נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים, להלן כמה תרחישי יישומים נפוצים:

1. תקשורת אלחוטית:במערכות תקשורת אלחוטיות, יש צורך במגברי הספק כדי להגביר את הספק של אות השידור לשידור להתקן יעד מרוחק. תקני תקשורת אלחוטית הנפוצים כוללים GSM, CDMA, WCDMA, LTE וכן הלאה.

2. הגברת שמע:במערכות שמע, יש צורך במגברי כוח כדי להגביר את העוצמה של אותות אודיו על מנת להניע מכשירים כגון רמקולים או אוזניות להשמעת קול. תקני אודיו נפוצים כוללים MP3, WAV, FLAC וכן הלאה.

3. מערכת מכ"ם:במערכת המכ"ם יש צורך במגברי כוח להגברת עוצמת אות המכ"ם על מנת לזהות את המרחק, המהירות והמיקום של אובייקט המטרה ומידע נוסף. תקני רדאר נפוצים כוללים SAR, ISAR, INSAR וכן הלאה.