[전자회로_PEARSON Electronic Devices] 7. 전력 증폭기

전력증폭기란 대신호 증폭기이다. 일반적으로 스피커나 송신 안테나에 신호 전력을 제공하기위해서 최종단에 적용된다.

그리고 실제적의미가 전력이 증폭되는것이 아니라 입력신호에 대해서 증폭해준다는 의미이다.

아래의 구분은 동작전압(바이어스 전류)를 얼마나 그리고 어떻게 거는가에 따라서 구분한것이다.

 

B급은 NPN과 PNP TR을 상보대칭형으로 구성하여 +신호는 NPN에서 - 신호는 PNP에서 부담하게끔 만든것으로

입력신호가 없으면 소비전류도 없습니다. 다만 이경우 입력신호가 낮은 경우 두 TR모두 OFF 상태이기 때문에

0점부근을 지날때 왜율이 발생합니다. 이를 크로스오브 왜율이라 합니다.

 

이를 보완하여 신호가 없을때도 약간의 아이들링 전류를 흘려줘 크로스오브 왜율을 없앤 BIAS방식이 AB급 

입니다. 오디오에 사용하는 앰프의 90%이상은 이방식을 사용합니다.

 

C급은 역 BIAS를 걸어줘 낮은 입력신호에서는 동작하지 않는 경우인데, 일반 AMP에서는 사용하지 않고, 진폭에 상관없는 FM 신호 증폭과 같은 RF 증폭에 주로 사용됩니다. 

1. A급 :전구간이 선형 영역에서 동작하는 증폭기의 형태

입력신호에 대해 증폭된 출력신호가 선형영역이 되도록 바이어스된 증폭기가 A급증폭기이다.

동작점이 1/2*VCC가 되게끔 한것으로 항상 콜렉터 전류가 흐르는 형태이다. 하지만 효율이 나빠서 최대효율이 약 25%미만..실제 효율은 9%미만이라서 소신호 증폭외에는 사용하지 않는다.

동작점 : 그래프의 중간이기때문에 신호가 짤리지 않는다. (최대 A급신호는 교류부하선의 중앙에 Q점이 있을때이다)

2. B급 : 입력의 반주(180도)동안만 선형으로 동작하는 형태

입력주기의 180도에 대해 직선영역에서 동작되고 나머지 180도에서 차단되도록 바이어스된 형태.

AB급은 180도보다 더 많은 영역에서 동작되는 특징을 가지고 있다.

장점 :  A급보다 주어진 입력전력의 크기보다 더욱 큰 출력전력을 얻을수 있다. (효율이 높다)

단점 : 입력파형의 충실한 재현을 위한 회로구성이 어렵다. 

         직류 베이스 전압이 0 일때 TR이 도통하려면 입력신호전압이 Vbe보다 커야 한다. 그래서 입력신호의 (+),(-)의 교번시간 간격으로 인해서 교차일그러짐이 나타난다. = 왜곡된 출력

형태 -  변압기결합형 

       - 상보형 대칭 트랜지스터 : 직류 베이스 바이어스 전압이 없다.신호전압에 의해 TR만 도통된다.

Why did distortion occur? P-N접합때문에 0.7V의 전압강하차가 발생하기 때문에.

동작점 : 그래프의 아래에 위치함

**푸시풀 : 두개의 TR이 반주기마다 번갈아가며 입력신호를 출력에서 재생산하는 AB,B급을 일컫는 말이다. **

3. C급 :입력주기에서 아주 작은 부분에서만 동작하는 증폭기의 형태 

가장 높은 효율을 얻을수 있다. 그러나 선형증폭기로는 사용하지 않는다. 왜냐하면 출력진폭이 입력에대해서 비선형적이기 때문이다. 차단점 이하에서 바이어스된다. 최대효율은 100%이다. 전력소모가 적고 출력전력이 크다.

4. AB급 : 약한 도통상태로 바이어스되는 증폭기 형태

a급 동작은 왜곡이 적은 이점이 있고, b급은 효율이 높은 이점이 있다. ab급 동작은 이들 양단의 절충형이라 볼 수 있다. q점은 차단점보다 약간 위쪽에 있어서 동작영역이 선형영역의 아래쪽 경계(왜곡되지 않는 곳)까지 미친다. 그러므로 트랜지스터는 입력파형의 50%보다 약간 더 많은 시간동안 0이 아닌 컬렉터 전류를 흘린다. 이런 바이어스상태를 ab급이라 한다. 이 증폭기 역시, 전주기 출력을 얻기 위해서는 푸시-풀 동작이 필요하지만, 직류바이어스점이 더 좋은 전력효율을 갖는 영기저전류레벨에 더 가깝다. ab급 동작의 출력신호 스윙은 a급이나 b급 그 어느 쪽도 아니다.

순수한 B지점에서 순수한 B급 증폭기에서 발견되는 교차 일그러짐을 제거했다.