مكبرات القدرة Power Amplifiers

تدعى مكبرات القدرة بمكبرات الإشارة الكبيرة (Large Signal Amplifiers) وتعمل كمراحل نهائية تلي مكبرات الإشارة الصغيرة، وتستعمل عند الحاجة إلى قدرة عالية في منظومة الإرسال والاستقبال الراديوي والتلفزيوني وتشغيل محركات ذات سرع ثابتة وغيرها من الدوائر الالكترونية.
وبما ان الخواص الداخلية للترانزستور تتمثل بمنحنى وليس خطا مستقيما لذلك سيظهر تشويه في شكل الإشارة الخارجة وخاصة عندما تكون الإشارة الداخلة كبيرة حيث تقع على جزء كبير من منحنى الخواص، وللتغلب على التشويه الذي يحصل في شكل الإشارة الخارجة في مكبرات القدرة الصنف A عند استعمالها بمرحلة واحدة يستعمل مكبر( دفع- سحب ) والمكبر المتتام.

أنواع مكبرات القدرة

تنقسم مكبرات القدرة الى ثلاثة أنواع هي:

مكبرات القدرة ( دفع- سحب ) صنف Class A Push-Pull Power Amplifier : A
مكبرات القدرة ( دفع- سحب ) صنف Class B Push-Pull Power Amplifier : B
المكبر المتشابه المتتام Complmentary Symmetry Amplifier

مكبرات القدرة ( دفع- سحب ) صنف Class A Push-Pull Power Amplifier : A

تحتوي دائرة مكبر قدرة (دفع- سحب) صنف A على تر انز ستورين (TR2) و (TR3) يعملان بالتعاقب، تعمل المقاومات (R1) و(R2) على تحديد تيار الانحياز الأمامي لوصلة (القاعدة-الباعث) لكل من (TR2) و (TR3) في حين أن جهد الانحياز العكسي على جامع كل من (TR2) و(TR3) يتحقق خلال الملف الابتدائي لمحولة الخرج (T2)، تجهز محولة الدخول (T1) قاعدة كل من الترانزستورين (TR2) و(TR3) بفولتيتين متساويتين بالمقدار ومختلفتين بالطور بمقدار( 180درجة) لان الملف الثانوي لمحولة الدخول (T1) يحتوي على نقطة وسطية وذلك لتشغيل (TR2) و(TR3)، يظهر تيار جامع لكل من(TR2) و (TR3) مكبرا ومشوها لان نصفه الموجب اكبر من نصفه السالب بسبب الخواص الداخلية للترانزستورين ويكون تيار الملف الابتدائي لمحولة الخرج يساوي حاصل طرح تيار الجامع لكل من الترانزستورين IP = IC2- IC3.
يظهر التيار في الملف الابتدائي غير مشوه لان نصفه الموجب يساوي نصفه السالب وينتقل هذا التيار بالحث المتبادل إلى الملف الثانوي وهو تيار الإشارة الخارجة المار في السماعة، نستنتج من ذلك أننا تغلبنا على التشويه في شكل الإشارة الخارجة باستعمال مكبر القدرة (دفع سحب) الصنف A وتبقى مشكلة الكفاءة القليلة التي لا تزيد عن (50%) لذا نلجأ إلى استعمال مكبر القدرة (دفع سحب) الصنف B والتي تكون أعظم كفاءة لمكبر الصنف B هو %75 .

مكبرات القدرة ( دفع- سحب ) صنف Class B Push-Pull Power Amplifier : B

يتم تجهيز فولتية انحياز وصلة القاعدة-الباعث في كل من الترانزستورين بحيث تصبح مساوية الى فولتية القطع Cut Off أي تحويله ليعمل كمكبر قدرة دفع- سحب الصنف B.
الصنف B يشبه الصنف A في تركيبه إلا أن الاختلاف بينهما هو في فولتية انحياز القاعدة-الباعث لكل من الترانزستورين، في النصف الأول من الإشارة الداخلة تصبح قاعدة الترانزستور(TR1) موجبة في حين تكون قاعدة (TR2) سالبة أي يكون الترانزستور (TR1) في حالة توصيل (On) والترانزستور (TR2) في حالة قطع فيسري تيار في جامع الترانزستور(TR) ، وفي النصف الآخر من الإشارة الداخلة يحدث العكس أي يصبح (TR2) في حالة توصيل و(TR1) في حالة قطع فيسري تيار في جامع (TR) فقط أي أن تيارا موجبا يمثل جامع كل من الترانزستورين يسري بالتعاقب في الملف الابتدائي لمحولة الخرج يساوي حاصل طرح تيار جامع الترانزستورين
IP = IC1- IC2.
ومن الشكل السابق نلاحظ أن التيار الخارج يحتوي على الأنصاف الموجبة والسالبة مع تشويه في شكل الإشارة الخارجة ويسمى هذا النوع من التشويه بالتشويه عند نقاط التقاطع Cross Over Distortion و سببه منحنى الخواص الداخلية للترانزستور.
ويمتاز هذا المكبر فضلا عن الكفاءة العالية بأن تيار جامع الترانزستورين يساوي صفر عند عدم وجود إشارة داخلة.

المكبر المتشابه المتتام Complmentary Symmetry Amplifier

لاحظنا في مكبرات الدفع سحب أنها تحتوي على محولتين احدهما في الدخول والأخرى في الخرج ولان استعمال المحولات غير محبذ بسبب كبر حجم المحولة اذ تشغل حيزا في الدوائر الالكترونية إضافة إلى ان المحولة تبعث موجات كهرومغناطيسية تؤثر في بقية الدوائر الالكترونية المجاورة لها وارتفاع كلفة المحولة مما يؤدي إلى ارتفاع ثمن الجهاز الذي يحتويها، من الممكن الاستغناء عن المحولتين في مكبر القدرة الدفع- سحب باستعمال المكبر المتشابه المتتام، ففي هذه الدائرة يتم استعمال ترانزستورين احدهما من نوع (PNP) والآخر من نوع(NPN).
عند دخول النصف الموجب من الإشارة إلى قاعدة كل من الترانزستورين (TR1) و (TR2) يكون الترانزستور الأول في حالة توصيل (On) والترانزستور الثاني في حالة قطع (Off)، وفي هذه الحالة يسري التيار (IC1) خلال مقاومة الحمل (RL) من الأعلى إلى الأسفل منتجا هبوط فولتية بالقطبية عبر RL، وعند دخول النصف السالب للإشارة يصبح الترانزستور(TR1) في حالة قطع (Off) والترانزستور(TR2) في حالة توصيل (On) فيمر التيار (IC2) خلال مقاومة الحمل من الأسفل إلى الأعلى أي بعكس اتجاه (IC1) وتكون القطبية لهبوط الجهد عبر RL معكوسة .
يعمل هذا المكبر كما هو في مكبر القدرة (دفع - سحب) تحت أي صنف وللتخلص من التشويه في شكل الاشارة الخارجة عندما يعمل المكبر بالصنف B يتم وضع ثنائيين لتغيير الانحياز بين القاعدة والباعث للترانزستورين أي تحويل عمل المكبر من الصنف B إلى الصنف AB.

المصدر

كتاب العلوم الصناعية المناهج العراقية

إلكترون باشا

مكبرات القدرة Power Amplifiers