تقویت‌کننده کلاس A با ترانزیستور (BJT) یکی از ساده‌ترین و رایج‌ترین انواع تقویت‌کننده‌هاست. در این مدار، ترانزیستور طوری بایاس می‌شود که در تمام لحظات سیکل سیگنال ورودی روشن بماند. یعنی همیشه در ناحیه فعال (Active Region) کار می‌کند.
ویژگی‌های اصلی کلاس A:
1. خطی بودن خوب: سیگنال خروجی بسیار شبیه سیگنال ورودی است (اعوجاج کم دارد).
2. راندمان پایین: معمولاً راندمانش کمتر از ۳۰٪ است چون همیشه جریان از کلکتور عبور می‌کند، حتی وقتی سیگنال ورودی صفر است.
3. گرمای زیاد: چون همیشه ترانزیستور جریان دارد، گرما تولید می‌شود و نیاز به خنک‌سازی دارد.
4. کاربردها: در مدارهای صوتی و جایی که کیفیت مهم است، از کلاس A استفاده می‌شود.
مثال ساده:
فرض کن یک آمپلی‌فایر صوتی با ترانزیستور ساخته‌ای که حتی وقتی سیگنال صدا وارد نمی‌شود، باز هم از منبع تغذیه جریان می‌کشد. این یعنی کلاس A.
بایاس کلاس AB حالتی بین کلاس A و کلاس B است. در این حالت، ترانزیستورها طوری بایاس می‌شوند که حتی زمانی که سیگنال ورودی صفر است، کمی جریان از آن‌ها عبور می‌کند. این باعث می‌شود که هر ترانزیستور کمی زودتر از شروع نیم‌سیکل خود روشن شود و کمی دیرتر خاموش شود. نتیجه این است که در ناحیه‌ای کوچک، هر دو ترانزیستور روشن هستند. این هم‌پوشانی باعث می‌شود که اعوجاج تقاطع (که در کلاس B وجود دارد) تا حد زیادی کاهش پیدا کند.
در مدارهای کلاس AB معمولاً از دو ترانزیستور مکمل (یکی نوع NPN و دیگری PNP) استفاده می‌شود. این دو ترانزیستور به صورت push-pull کار می‌کنند، یعنی یکی نیم‌سیکل مثبت و دیگری نیم‌سیکل منفی سیگنال را تقویت می‌کند.
مزیت اصلی کلاس AB این است که نسبت به کلاس A راندمان بالاتری دارد و در عین حال کیفیت صدای آن از کلاس B بهتر است، چون اعوجاج کمتری ایجاد می‌کند. به همین دلیل، در آمپلی‌فایرهای صوتی، به‌ویژه برای بلندگوها، کلاس AB بسیار محبوب است.
تقویت‌کننده کلاس B یکی از روش‌های پرکاربرد برای افزایش راندمان در تقویت سیگنال است. در این حالت، ترانزیستور طوری بایاس می‌شود که فقط در نیم‌سیکل مثبت یا منفی سیگنال ورودی کار می‌کند و در نیم‌سیکل دیگر کاملاً خاموش است.
برای این کار معمولاً از دو ترانزیستور مکمل (یکی NPN و دیگری PNP) استفاده می‌شود. یکی از آن‌ها نیم‌سیکل مثبت و دیگری نیم‌سیکل منفی را تقویت می‌کند. این ساختار به نام push-pull شناخته می‌شود.
ویژگی‌های کلاس B:
راندمان نسبتاً بالا دارد (حدود ۷۰٪ یا بیشتر).
مصرف توان در حالت بدون سیگنال بسیار پایین است، چون ترانزیستورها در آن حالت خاموش‌اند.
مشکل اصلی‌اش اعوجاج تقاطع (Crossover Distortion) است. چون در لحظه‌ای که سیگنال از صفر عبور می‌کند (از مثبت به منفی یا برعکس)، هر دو ترانزیستور برای لحظه‌ای خاموش‌اند و همین باعث یک ناهماهنگی کوچک در سیگنال خروجی می‌شود.
کلاس B برای کاربردهایی مناسب است که راندمان مهم‌تر از کیفیت دقیق سیگنال باشد، مثلاً در برخی تقویت‌کننده‌های RF یا مدارهایی که مصرف انرژی پایین می‌خواهند. اما برای صدای دقیق مثل موزیک، به دلیل اعوجاج، معمولاً از کلاس AB استفاده می‌شود.
فرق اصلی کلاس‌های A، B و AB در نحوه بایاس کردن ترانزیستور و آرایش (پیکربندی) کاری آن‌ها در مدار تقویت‌کننده است. در ادامه تفاوت آن‌ها را از نظر نوع آرایش و نحوه کار توضیح می‌دهم:
کلاس A:
آرایش:
معمولاً از یک ترانزیستور تنها استفاده می‌شود (مثلاً در آرایش Common Emitter).
بایاس:
ترانزیستور طوری بایاس می‌شود که همیشه روشن باشد، حتی وقتی سیگنال ورودی صفر است. یعنی نقطه کاری در مرکز ناحیه فعال قرار دارد.
نحوه کار:
ترانزیستور کل سیکل سیگنال (هم نیم‌سیکل مثبت و هم منفی) را تقویت می‌کند. جریان کلکتور همیشه برقرار است.
کلاس B:
آرایش:
دو ترانزیستور مکمل (NPN و PNP) در پیکربندی Push-Pull قرار می‌گیرند.
بایاس:
هر ترانزیستور در مرز ناحیه قطع قرار دارد، یعنی فقط وقتی سیگنال به نیم‌سیکل خودش رسید، روشن می‌شود. در حالت بدون سیگنال هر دو خاموش‌اند.
نحوه کار:
ترانزیستور NPN فقط نیم‌سیکل مثبت و ترانزیستور PNP فقط نیم‌سیکل منفی را تقویت می‌کند. هیچ هم‌پوشانی ندارند، که باعث ایجاد اعوجاج تقاطع می‌شود.
کلاس AB:
آرایش:
مثل کلاس B، از آرایش Push-Pull با دو ترانزیستور مکمل استفاده می‌شود.
بایاس:
ترانزیستورها کمی بیشتر از کلاس B بایاس می‌شوند، به‌طوری‌که مقدار کمی جریان حتی در نبود سیگنال هم عبور می‌کند.
نحوه کار:
ترانزیستورها بخش کوچکی از سیکل طرف مقابل را نیز تقویت می‌کنند (هم‌پوشانی کوچک دارند). این باعث می‌شود اعوجاج تقاطع کاهش پیدا کند، در حالی که راندمان همچنان بالا بماند.
ساندویچ پانل سردخانه، یک انتخاب هوشمندانه برای سرمایش مطمئن