C級アンプ。完全ガイドなど

C級アンプ-アンプは、回路を作るときに欠かせない部品です。アンプを動作モードと工法の2つに分類しています。リニアリティ、出力、信号利得、効率は、私たちが音のアンプに求めるべき主な動作特性です。 

アンプには、A級アンプ、B級アンプ、C級アンプ、AB級アンプの4種類があります。この記事では、C級アンプに焦点を当て、そのすべてをお伝えします。

さあ、やってみましょう!

1.C級アンプ入門

電流の導通にトランジスタを使用して動作するアンプのカテゴリーです。能動素子（トランジスタ）は、入力信号の周期の半分以下の電流を導通させます。重要なことは、この周期は導通角が180°以下であることを意味し、値は常に80°から120°の範囲にあることです。この導通角は、非常に多くの歪みをもたらす。しかし、C級アンプの効率は最大で80％なので、効率も良くなります。

  (C級アンプ基本記号)

出典ウィキメディア・コモンズ

2. C級アンプの動作原理

 回路図です。

出典：ウィキメディア・コモンズウィキメディア・コモンズ

同調負荷は、伝導角が180°より小さく、歪みをもたらすので、歪みを制御する。さらに、この制御は、電流を導き、入力信号を加えてトランジスタをスイッチングさせることで起こります。RFアンプでの使用例です。

(RFアンプ)

下図は、入力波形と出力波形です。

(電流波形)

出典ウィキメディア・コモンズ

原理の紹介です。

共振回路の負荷が主にこのアンプを駆動します。回路にバイアスをかけるために負電源を使用します。交流電圧源のピーク値の方が大きいので、ベース電圧はベース・エミッタ接合部のエミッタ電位値を横切ります。しかも、これは各サイクルの正のピークでより短い時間間隔で発生します。この間、トランジスタはオフである。しかし、完全な交流負荷線を使用した場合、理想的な最大コレクタ電流はIc(sat)になります。さらに、最低コレクタ電圧はVce(sat)になります。

能動素子であるトランジスタは、電流パルスの束を生成する。そして、その振動が入力電流に適合し、共振回路を流れる。その結果、共振周波数によってタンク回路が発振し、適切な値を選択するとそれが行われる。最後に、タンク回路は他のすべての周波数を減衰させ、一つの周波数で発振するようにします。 

必要な周波数を得るために適切に調整された負荷を使用し、出力信号のノイズを除去するために追加のフィルタを使用します。また、バッグからタンク回路に電力を伝えるためにカップリングトランスを使用します。

 (カップリングトランスを使用したバッテリーチャージャー)

3. c級アンプ メリットとデメリット

4.c級アンプ出力の特徴

出力電流のことです。

C級アンプの出力電流は、入力信号の正弦波周期の半分以上では0に等しくなります。さらに、トランジスタのカットオフ点ではアイドルのままであるところです。

出力電流の最大値。

C級アンプで確立された理論効率は80％である。効率を上げるために伝導角を小さくしているためで、かなりの歪みが発生します。また、伝導角は＜180°で、80°～120°の範囲になります。

出力効率の計算

効率(η)を計算する式は

効率(%)=出力電力×100 

                          入力電力

5.c級アンプワークの動作

C級アンプ-C級アンプの電力損失

                                                          (C級波形の様子 )

出典ウィキメディア・コモンズ

このアンプは、入力波形の一部でしか動作しないため、消費電力が小さくなっています。交流入力信号のパルス間には時間間隔がある（T）。その振幅はIc(sat)である。また、最小電圧振幅はVce(sat)です。

PD(on) = Ic(sat)Vce(sat) は、トランジスタの電力損失です。

注目すべきは、トランジスタは残りの時間間隔の間、動作し続けることです。

(トランジスタの例)

c級アンプ同調動作。

(c級アンプにおける増幅作用)

出典ウィキメディア・コモンズ

C級アンプ動作時にコレクタが流れるのは、交流信号サイクルの半分以下である。C級アンプは、80°〜120°のバイアスがかかっている。

このため、共振周波数の全周期で動作する共振回路では、50％以下しか使用できないことがわかる。

導通角を下げると広く効率が上がるので、効率と歪みのギブアンドテイクが発生します。しかし、かなりの歪みが発生する。

アンプに同調負荷をかけることで、必要な歪み調整を行う。また、入力信号により能動素子（トランジスタ）がスイッチングし、同調した負荷に電流が流れます。

(RFトランスミッタ)

C級アンプ用クランパーバイアス

(同調型C級アンプ クランパーバイアス回路)

上記の回路レイアウトは、負荷抵抗を持つコモンエミッタC級アンプを描いています。共振回路の負荷がアンプを動作させるので、概念を示すために抵抗負荷を使用しています。そのため、負電源では、カットオフ点以下でバイアスが発生します。交流電源電圧のピークは、ベース電圧よりわずかに高くなります。そして、各サイクルの正の頂点付近で、ベース電圧がベース・エミッタ接合のバリア電位を短時間超えることを可能にします。注目すべきは、この短時間の間にトランジスタがオンになることです。

6.6.C級アンプ-C級増幅器の応用。

第一に、RF発振器に使用される。

第二に、FMオペレータに使用されます。

3つ目は、ブースターアンプとして使用されます。

さらに、高周波の中継器として機能します。

最後に、チューンドリピーターとして使用されます。

7.A級、B級、AB級、C級増幅器の違い

まとめ

c級アンプは、発熱が少ないので、家電製品に使用するには最も効率の良いアンプです。

この記事が皆様のお役に立てれば幸いです。C級アンプに関するお問い合わせは、こちらまでお願いします。