Kiến thức nâng cao về Class của Amplifier - tác giả AudioPsycho

[CKD]

Tiếp tục

Amplifier Class AB
Thiết kế đẩy-kéo (push-pull) của class AB có hiệu suất cao nhằm cho công suất ra loa lớn. Đây là thiết kế “lai” giữa Class A và Class B với phương thức hoạt động được cải tiến. Hai sò công suất trong amplifier Class AB sẽ hoạt động cùng lúc, triệt tiêu mức sai số tín hiệu như ta thấy trong Class B. Hai sò công suất trong amplifier Class AB có mức bias điện áp rất nhỏ, khoảng 5% đến 10% giá trị của dòng nghỉ cung cấp cho sò công suất. Vấn đề là ở chỗ các ampli đẩy-kéo có điểm làm việc tại khu vực ngưng (cutoff) của đường đặc tuyến tải. Tại điểm làm việc cutoff này chỉ 50% tín hiệu ngõ vào được khuyếch đại, chính vì vậy người ta phải dùng 2 sò công suất hoạt động, một sò sẽ khuyếch đại phần tín hiệu dương và một sò khuyếch đại phần tín hiệu âm (đẩy-kéo), vì vậy có tên gọi là Push-Pull. Class AB sẽ có mức làm việc cao hơn so với chỉ nửa chu kỳ của Class B, nhưng lại ít hơn nhiều so với toàn chu kỳ của Class A.

Ưu điểm của điện áp bias thấp là mức sai số sẽ được giảm thiểu so với Class B và hiệu năng cũng được cải thiện so với Class A. Hiệu năng của amplifier Class AB vào khoảng 50% đến 60%. Âm thanh của Class AB Push-Pull theo đánh giá chung là có không gian rộng, hoành tráng và độ động tốt.

Amplifier Class C

Thiết kế Amplifier Class C cung cấp hiệu năng cao nhất với độ tuyến tính thấp nhất. Class C có mức bias rất lớn nên dòng output của nó mang giá trị 0 trong hơn nửa chu kỳ của tín hiệu input hình sin với sò công suất ở trạng thái ngắt điện. Phần hoạt động của sò công suất Amplifier Class C chỉ trong khoảng 90 độ.

Sò công suất có mức bias cao cung cấp hiệu năng làm việc ấn tượng (khoảng 80%) tuy nhiên giá trị sai số cũng rất cao. Vì thế Amplifier Class C không được dùng trong âm thanh.

Amplifier Class C thường được sử dụng trong các thiết bị truyền sóng radio do đặc thù mạch LC của các thiết bị thu.

Các loại amplifier và hiệu năng
Ngoài các thiết kế amplifier bên trên, chúng ta còn nhiều loại amplifier với các kỹ thuật switching khác nhau để tăng hiệu năng và giảm mức tiêu hao năng lượng. Một vài loại amplifier sử dụng bộ cộng hưởng RLC hay dùng nhiều bộ nguồn áp để giảm tiêu hao điện năng, hoặc các amplifier dạng DSP (digital signal processing – bộ phân tích tín hiệu kỹ thuật số) với thiết kế switching dạng PWM (pulse width modulation – điều biến xung rộng).

Các chuẩn amplifier khác

• Class D - Là một thiết kế amplifier switching phi tuyến tính (hay amplifier PWM). Amply class D đạt hiệu suất rất cao, trên 80% và có thể đạt tới 97% ở mức đỉnh. Điều này có nghĩa khi chúng ta cấp điện năng 100W thì công suất âm thanh có được là 97W. Vì vậy lượng tổn hao trên tầng khuếch đại là cực ít (trong trường hợp này là 3W), điều này lý giải tại sao với class D thì không cần lượng nhôm tản nhiệt quá lớn, trọng lượng máy nhẹ.
• Class F - Class F dùng bộ cộng hưởng để nắn dòng sóng âm, thành một dạng sóng vuông, giúp cải thiện hiệu năng và output. Class F có hiệu năng trên 90% khi sử dụng chung với thiết lập điều hòa âm vô hạn.
• Class G - Class G là cải tiến của thiết kế AB cơ bản. Với thiết kế nhiều dòng áp với các điện áp khác nhau, amplifier Class G chuyển đổi liên tục giữa các dòng áp này để tiết kiệm điện và hạn chế giải tỏa nhiệt.
• Class I - Class I được thiết kế với hai bộ switch output được đặt song song theo chuẩn PP và cùng làm việc trên dạng sóng input. Một bộ switch sẽ làm việc với phần sóng dương trong khi bộ switch còn lại sẽ làm việc với phần sóng âm (tương đương Class B). Khi không có tín hiệu input, hai bộ switch sẽ thay phiên nhau làm việc với chu kỳ PWM 50% để triệt tiêu các tần số cao. Amplifier Class I còn được gọi là “amplifier PWM xen kẽ” do đặc thù hoạt động xen kẽ của hai dòng tín hiệu từ switch đi đến output (với mức cao hơn 250kHz).
• Class S - Đây là thiết kế switching phi tuyến tính gần giống với Class D. Amplifier Class S chuyển đổi tín hiệu input analog thành các xung nhịp vuông kỹ thuật số qua một điều biến delta-sigma, sau đó khuếch đại lên để tăng công suất output trước khi giảm điều biến bằng một bộ lọc band-pass. Do tín hiệu kỹ thuật số chỉ có giá trị “MỞ” hoặc “TẮT”, hiệu năng của Class S có thể đạt mức 100%.
• Class T - Đây cũng là một dạng switching amplifier kỹ thuật số. Class T có thiết kế với chip DSP và surround đa kênh có khả năng chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu digital PWM để khuếch đại hiệu quả hơn. Amplifier Class T có mức sai số thấp như Class AB và hiệu năng tuyệt vời của Class D.