క్లాస్ డి యాంప్లిఫయర్స్ ఆపరేషన్ మరియు అప్లికేషన్స్

ఈ ఆధునిక ప్రపంచంలో, ఆడియో సిస్టమ్‌లో ఆడియో యాంప్లిఫికేషన్ యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం ఇచ్చిన ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌లను ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేయడం మరియు విస్తరించడం. మరియు సాధ్యమైనంత తక్కువ విద్యుత్ నష్టంతో అధిక ఉత్పాదక శక్తిని కలిగి ఉండటం అతిపెద్ద సవాళ్లలో ఒకటి. క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ టెక్నాలజీ మునుపటి కంటే సున్నా శక్తి వెదజల్లడం మరియు తక్కువ బరువుతో అధిక శక్తిని అందించడం ద్వారా లైవ్ సౌండ్ ప్రపంచంలో పెరుగుతున్న ప్రభావాన్ని చూపుతోంది. ఈ రోజుల్లో, పోర్టబుల్ మ్యూజిక్ పరికరాల్లో బాహ్య శబ్దాలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో పోర్టబుల్ మ్యూజిక్ పరికరాలు మరింత ప్రాచుర్యం పొందాయి.

ఆడియో యాంప్లిఫికేషన్ కొన్నిసార్లు ట్యూబ్ యాంప్లిఫైయర్ టెక్నాలజీతో జరుగుతుంది, అయితే ఇవి పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటాయి మరియు పోర్టబుల్ ఎలక్ట్రానిక్ సౌండ్ సిస్టమ్స్‌కు తగినవి కావు. చాలా ఆడియో యాంప్లిఫికేషన్ అవసరాలకు, ఇంజనీర్లు చిన్న ఇన్పుట్ ఆధారంగా స్కేల్డ్ అవుట్‌పుట్‌ను రూపొందించడానికి ట్రాన్సిస్టర్‌లను లీనియర్ మోడ్‌లో ఉపయోగించాలని ఎంచుకుంటారు. ఆడియో యాంప్లిఫైయర్లకు ఇది ఉత్తమమైన డిజైన్ కాదు ఎందుకంటే సరళ ఆపరేషన్‌లోని ట్రాన్సిస్టర్‌లు నిరంతరం నిర్వహించడం, వేడిని ఉత్పత్తి చేయడం మరియు శక్తిని వినియోగిస్తాయి. బ్యాటరీతో పనిచేసే పోర్టబుల్ ఆడియో అనువర్తనాలకు లీనియర్-మోడ్ సరైనది కాకపోవడానికి ఈ ఉష్ణ నష్టం ప్రధాన కారణం. ఉన్నాయి ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ల యొక్క అనేక తరగతులు A, B, AB, C, D, E, మరియు F. వీటిని లీనియర్ మరియు స్విచింగ్ అనే రెండు వేర్వేరు ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లుగా వర్గీకరించారు.

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్

లీనియర్ మోడ్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్స్ - క్లాస్ ఎ, బి, ఎబి మరియు క్లాస్ సి అన్నీ లీనియర్ మోడ్ యాంప్లిఫైయర్లు వారి ఇన్పుట్కు అనులోమానుపాతంలో అవుట్పుట్ ఉంటుంది. లీనియర్ మోడ్ యాంప్లిఫైయర్లు సంతృప్తమవువు, పూర్తిగా ఆన్ లేదా పూర్తిగా ఆన్ చేయవు. ట్రాన్సిస్టర్లు ఎల్లప్పుడూ నిర్వహిస్తున్నందున, వేడి ఉత్పత్తి అవుతుంది మరియు నిరంతరం శక్తిని వినియోగిస్తుంది. స్విచ్చింగ్ యాంప్లిఫైయర్లతో పోల్చినప్పుడు లీనియర్ యాంప్లిఫైయర్లు తక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండటానికి ఇదే కారణం. స్విచ్చింగ్ యాంప్లిఫైయర్స్-క్లాస్ డి, ఇ మరియు ఎఫ్ స్విచ్చింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు. వారు అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటారు, ఇది సిద్ధాంతపరంగా 100% ఉండాలి. ఎందుకంటే వేడి వెదజల్లడానికి శక్తి కోల్పోయే శక్తి లేదు.

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ అంటే ఏమిటి?

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ ఒక స్విచ్చింగ్ యాంప్లిఫైయర్ మరియు ఇది “ఆన్” స్థితిలో ఉన్నప్పుడు అది కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తుంది కాని స్విచ్‌లలో దాదాపుగా సున్నా వోల్టేజ్ కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి విద్యుత్ వినియోగం వల్ల వేడి వెదజల్లుతుంది. ఇది “ఆఫ్” మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు సరఫరా వోల్టేజ్ అంతటా ఉంటుంది MOSFET లు , కానీ ప్రస్తుత ప్రవాహం లేనందున, స్విచ్ ఏ శక్తిని వినియోగించదు. లీకేజ్ ప్రవాహాలను పరిగణనలోకి తీసుకోకపోతే ఆన్ / ఆఫ్ పరివర్తన సమయంలో మాత్రమే యాంప్లిఫైయర్ శక్తిని వినియోగిస్తుంది. కింది దశలను కలిగి ఉన్న క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్:

• PMW మాడ్యులేటర్
• సర్క్యూట్ మారుతోంది
• అవుట్పుట్ లోపాస్ ఫిల్టర్

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ యొక్క బ్లాక్ రేఖాచిత్రం

PMW మాడ్యులేటర్

మాకు కంపారిటర్ అని పిలువబడే సర్క్యూట్ బిల్డింగ్ బ్లాక్ అవసరం. ఒక పోలిక రెండు ఇన్పుట్లను కలిగి ఉంది, అవి ఇన్పుట్ A మరియు ఇన్పుట్ B. ఇన్పుట్ A ఇన్పుట్ B కన్నా వోల్టేజ్లో ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ దాని గరిష్ట సానుకూల వోల్టేజ్ (+ Vcc) కి వెళుతుంది. ఇన్పుట్ B ఇన్పుట్ B కన్నా వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ దాని గరిష్ట ప్రతికూల వోల్టేజ్ (-విసిసి) కి వెళుతుంది. క్రింద ఉన్న బొమ్మ చూపిస్తుంది పోలిక ఎలా పనిచేస్తుంది క్లాస్-డి యాంప్లిఫైయర్లో. ఒక ఇన్పుట్ (ఇది ఇన్పుట్ ఎ టెర్మినల్ గా ఉండనివ్వండి) విస్తరించాల్సిన సిగ్నల్ తో సరఫరా చేయబడుతుంది. ఇతర ఇన్పుట్ (ఇన్పుట్ బి) ఖచ్చితంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన త్రిభుజం తరంగంతో సరఫరా చేయబడుతుంది. సిగ్నల్ త్రిభుజం తరంగం కంటే తక్షణమే స్థాయిలో ఉన్నప్పుడు, అవుట్పుట్ సానుకూలంగా ఉంటుంది. సిగ్నల్ త్రిభుజం తరంగం కంటే తక్షణమే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, అవుట్పుట్ ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. ఫలితం పప్పుల గొలుసు, ఇక్కడ పల్స్ వెడల్పు తక్షణ సిగ్నల్ స్థాయికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. దీనిని అంటారు ‘పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్’ లేదా పిడబ్ల్యుఎం .

PMW మాడ్యులేటర్

సర్క్యూట్ మారుతోంది

కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ ఆడియో సిగ్నల్ యొక్క డిజిటల్ ప్రాతినిధ్యం అయినప్పటికీ, లోడ్ (స్పీకర్) ను నడిపించే శక్తి దీనికి లేదు. ఈ స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్ యొక్క పని తగినంత శక్తిని పొందడం, ఇది యాంప్లిఫైయర్కు అవసరం. స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్ సాధారణంగా MOSFET లను ఉపయోగించి రూపొందించబడింది. స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్లు అతివ్యాప్తి చెందని సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయని రూపకల్పన చేయడం చాలా ముఖ్యం, లేకపోతే మీరు మీ సరఫరాను నేరుగా భూమికి తగ్గించే సమస్యలో పడ్డారు లేదా స్ప్లిట్ సరఫరాను సరఫరాను తగ్గిస్తుంటే. దీనిని షూట్ త్రూ అంటారు, కాని మోస్‌ఫెట్‌లకు అతివ్యాప్తి చెందని గేట్ సిగ్నల్‌లను ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా దీనిని నివారించవచ్చు. అతివ్యాప్తి చెందని సమయాన్ని డెడ్ టైమ్ అంటారు. ఈ సిగ్నల్స్ రూపకల్పనలో, ఖచ్చితమైన తక్కువ-వక్రీకరణ అవుట్పుట్ సిగ్నల్ను నిర్వహించడానికి మేము చనిపోయిన సమయాన్ని సాధ్యమైనంత తక్కువగా ఉంచాలి, కాని రెండు మోస్ఫెట్లను ఒకే సమయంలో నిర్వహించకుండా ఉండటానికి ఎక్కువ సమయం ఉండాలి. MOSFET లు సరళ మోడ్‌లో ఉన్న సమయాన్ని కూడా తగ్గించాలి, ఇది రెండూ ఒకే సమయంలో నిర్వహించడం కంటే MOSFET లు సమకాలికంగా పనిచేస్తున్నాయని భీమా చేయడానికి సహాయపడుతుంది.

ఈ అనువర్తనం కోసం, డిజైన్‌లో శక్తి లాభం కారణంగా పవర్ మోస్‌ఫెట్‌లను తప్పనిసరిగా ఉపయోగించాలి. క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్లు వాటి అధిక సామర్థ్యం కోసం ఉపయోగించబడతాయి, కాని MOSFET లు అంతర్నిర్మిత బాడీ డయోడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి పరాన్నజీవి మరియు చనిపోయిన సమయంలో కరెంట్ ఫ్రీవీల్‌ను కొనసాగించడానికి అనుమతిస్తుంది. MOSFET ద్వారా నష్టాలను తగ్గించడానికి MOSFET యొక్క కాలువ మరియు మూలానికి సమాంతరంగా షాట్కీ డయోడ్‌ను జోడించవచ్చు. ఎందుకంటే దాని నష్టాలను తగ్గిస్తుంది షాట్కీ డయోడ్ MOSFET యొక్క బాడీ డయోడ్ కంటే వేగంగా ఉంటుంది, చనిపోయిన సమయంలో బాడీ డయోడ్ నిర్వహించదని నిర్ధారిస్తుంది. అధిక పౌన frequency పున్యం కారణంగా నష్టాలను తగ్గించడానికి MOSFET కి సమాంతరంగా షాట్కీ డయోడ్ ఆచరణాత్మకమైనది మరియు అవసరం. ఈ షాట్కీ ఆపివేయడానికి ముందు MOSFET లలో వోల్టేజ్ ఉండేలా చూస్తుంది. MOSFET ల యొక్క మొత్తం ఆపరేషన్ మరియు అవుట్పుట్ దశ సమకాలీకరణ యొక్క ఆపరేషన్కు సమానంగా ఉంటుంది బక్ కన్వర్టర్ . స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్ యొక్క ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ తరంగ రూపాలు క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపించబడ్డాయి.

సర్క్యూట్ మారుతోంది

అవుట్పుట్ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ యొక్క చివరి దశ అవుట్పుట్ ఫిల్టర్, ఇది స్విచ్చింగ్ సిగ్నల్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క హార్మోనిక్‌లను గుర్తించి తొలగిస్తుంది. ఇది సాధారణ తక్కువ పాస్ వడపోత అమరికతో చేయవచ్చు, కాని సర్వసాధారణం ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ కలయిక. 2 వ ఆర్డర్‌ఫిల్టర్ కావాలి, తద్వారా మనకు -40 డిబి / డికేడ్ రోల్-ఆఫ్ ఉంటుంది. కటాఫ్ పౌన encies పున్యాల పరిధి 20 kHz నుండి 50 kHz మధ్య ఉంటుంది, ఎందుకంటే మానవులు 20 kHz కంటే ఎక్కువ ఏమీ వినలేరు. దిగువ బొమ్మ రెండవ-ఆర్డర్ బటర్‌వర్త్ ఫిల్టర్‌ను చూపుతుంది. మేము బటర్‌వర్త్ ఫిల్టర్‌ను ఎంచుకోవడానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే దీనికి కనీస భాగాలు అవసరమవుతాయి మరియు పదునైన కట్ ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీతో ఫ్లాట్ స్పందన ఉంటుంది.

అవుట్పుట్ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్

క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనాలు

పోర్టబుల్ పరికరాలకు ఇది మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే ఇది అదనపు హీట్ సింక్ అమరికను కలిగి ఉండదు. తీసుకువెళ్లడం చాలా సులభం. హై పవర్ క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ వంటి అనేక వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాల్లో ప్రమాణంగా మారింది

• టెలివిజన్ సెట్లు మరియు హోమ్-థియేటర్ వ్యవస్థలు.
• అధిక వాల్యూమ్ వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్
• హెడ్‌ఫోన్ యాంప్లిఫైయర్‌లు
• మొబైల్ టెక్నాలజీ
• ఆటోమోటివ్

అందువలన, ఇది క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్స్ ఆపరేషన్ మరియు అనువర్తనాల గురించి. ఈ భావనపై మీకు మంచి అవగాహన వచ్చిందని మేము ఆశిస్తున్నాము. ఇంకా, ఈ భావనకు సంబంధించి ఏదైనా ప్రశ్నలు లేదా ఏదైనా అమలు చేయడం ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ ప్రాజెక్టులు , దయచేసి దిగువ వ్యాఖ్య విభాగంలో వ్యాఖ్యానించడం ద్వారా మీ అభిప్రాయాన్ని తెలియజేయండి. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, క్లాస్ డి యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనాలు ఏమిటి?