Medsebojna povezava ojačevalnih stopenj
Obstaja več metod za povezavo izhoda ene in vhoda druge ojačevalne stopnje. Treba je vedeti, da sta enosmerni napetosti anode in krmilne mrežice zelo različni in preprosta žična povezava ne pride v poštev. Povezava mora preprečiti prehod anodne napetosti na mrežico naslednje stopnje, istočasno pa morajo na mrežico priti izmenične spremembe s predhodne anode. Obstajata dva zelo pogosto uporabljana načina. Povezava s transformatorjem in kapacitivna povezava.
Kontrola jakosti v dvostopenjskem ojačevalniku
Če je ojačenje druge stopnje preveliko se lahko zgodi, da vhodni signal mrežico prekrmili in slednja doseže pozitivno območje, ki zmanjša tok elektronke in povzroči popačenje. Potenciometer v mrežnem krogu ojačevalne stopnje je uporabljen za pravilno nastavitev vhodnega signala, tako da naslednja stopnja ne bo prekrmiljena.
Frekvenčni odziv ojačevalnika
Pokaže nam pri kateri frekvenci se ojačevalnik odziva boljše in pri kateri slabše. Vsak ojačevalnik je izdelan za določeno frekvenčno območje. Pod in nad tem frekvenčnim območjem amplituda signala pada. Če audio ojačevalnik ne zmore ojačati vseh frekvenc slišnega območja, izgubimo kvaliteto reprodukcije. Normalno mora biti ojačevalnik sposoben reprodukcije od 20 – 20000Hz.
Čeprav je ojačevalnik z RC sklopi med posameznimi stopnjami dober za široko frekvenčno območje, se še vedno najdejo vzroki, ki povzročajo padec ojačanja na nizkih in visokih frekvencah. Na nizkih frekvencah povezovalni RC člen deluje kot napetostni delilnik na signalnem vhodu. Rezultat je, da na mrežico pride samo del signala. Koliko signala dospe do mrežice je odvisno od RC člena.
Kapacitivna upornost narašča z upadanjem frekvence. Količina napetosti signala izgubljenega na kondenzatorju narašča na nizkih frekvencah. Za zmanjšanje te izgube signala mora biti Xc povezovalnega kondenzatorja majhna v primerjavi z mrežnim uporom na najnižji ojačevani frekvenci. To pomeni, da morata imeti mrežni upor in spojni kondenzator kar največjo možno vrednost (vrednost kondenzatorja narašča, Xc pa pada).
Če spojni kondenzator vstavimo prevelik, bo narastel njegov prepustni tok z anodnega napajanja. Ta tok bo naredil mrežico pozitivnejšo in obstaja nevarnost, da nam elektronka pobegne iz linearnega režima delovanja. Na srečo nikoli ne potrebujemo tako velikih vrednosti kondenzatorja, ki bi prinesle probleme s prepustnim tokom. Na višjih frekvencah kondenzator ni problematičen. Izgube pri ojačenju višjih audio frekvenc nam povzroča interna kapacitivnost med mrežico in maso. Na nizkih in srednjih frekvencah je Xc te kapacitivnosti velika in ne vpliva na delovanje. Na višjih frekvencah Xc pade in občutno zmanjša impedanco med mrežico in maso vezja. Tako je ojačenje na višjih frekvencah nižje. Rešitev tega problema je uporaba specialnih elektronk z zelo majhnimi parazitnimi kapacitivnostmi, uporaba žičnih povezav in uporaba nižjih vrednosti uporov v spojnih RC členih. Te metode dvignejo frekvence na katerih kapacitivni vpliv nanje postane opazen.
Transformatorska povezava med stopnjami
Ta način je največkrat uporabljen za priključitev bremena na izhod končne stopnje, vendar je uporaben tudi za medstopenjsko povezavo v ojačevalniku. Ena izmed prednosti transformatorske povezave je, da ima sekundarno navitje lahko več ovojev kot primarno s čimer dvignemo napetost signala. Torej nimamo padca napetosti mrežice zaradi mrežnega upora Rg in ni potreben spojni kondenzator.
Vzrok zakaj se transformatorskega spojnega načina ne uporablja več, je slabši frekvenčni prenos kot preko RC člena. Moderne elektronke z velikim ojačenjem dejansko ne potrebujejo transformatorske pomoči z dvigovanjem napetosti signala.
Osnovna pomanjkljivost transformatorske povezave je, da impedanca navitij ni konstantna, temveč se spreminja s frekvenco signala. Če frekvenca narašča, narašča impedanca in obratno.
Oglejmo si transformator na sliki 24. Predpostavimo, da ima primarno navitje induktivnost 10 H. Pri frekvenci 100 Hz bo imelo induktivno upornost XL = 2πfL = 6,28*100*10 = 6,28 Ohma. Pri frekvenci 1 kHz bo XL = 62,8 Ohma in na frekvenci 10 kHz bo XL = 628 Ohma. Ker je induktivna upornost primarnega navitja hkrati obremenilna impedanca anode bo njen slab frekvenčni odziv pokvaril ojačevalno karakteristiko ojačevalnika.
Karakteristike močnostnih avdio ojačevalnikov
Do sedaj smo govorili o ojačevalnikih, ki so ojačevali majhne vhodne signale z velikim ojačevalnim faktorjem. Sedaj pa si oglejmo močnostne ojačevalnike. V napetostnem ojačevalniku je anodni tok uporabljen samo za proizvodnjo napetosti, ki je peljana na mrežico naslednje stopnje. Anodni tok je večinoma zelo majhen.
Na drugi strani morajo močnostni ojačevalniki v izhodno breme poganjati velike tokove. Bremena imajo običajno med 2000 in 20000 Ohmi.
Elektronke uporabljane v napetostnih ojačevalnikih delujejo v razredu A, medtem ko v močnostnih ojačevalnikih delujejo v razredih A, B ali AB. Za končno stopnjo se uporablja triode ali pentode. Delujejo lahko samostojno (single ended) v paru ali v protistiku (push-pull). Način delovanja je odvisen od moči, ki jo potrebujemo.
Anodni tok končne stopnje z eno elektronko sestavljata dve komponenti. Enosmerna napajalna komponenta in spremenljiva izmenična komponenta, ki predstavlja izhodni signal ojačevalnika. Izmenična komponenta anodnega toka teče skupaj z njegovo enosmerno komponento čez primarno navitje izhodnega transformatorja. Enosmerni del anodnega toka povzroči statično magnetno polje in ne inducira nobene napetosti na sekundarni strani izhodnega transformatorja. Izmenični del anodnega toka pa na sekundarni strani inducira uporabni izhodni signal, ki poganja priključeni zvočnik.
Kot smo rekli enosmerna komponenta anodnega toka ne daje izhodnega signala. Ta del anodnega toka povzroča močnostne izgube v anodnem vezju zaradi katerih se izhodne elektronke in sam transformator segrevajo.
