Tehovahvistin vs jännitevahvistin
Vahvistimet ovat laitteita, joita käytetään elektroniikassa signaalin voimakkuuden parantamiseen tai moninkertaistamiseen. Vaatimuksista riippuen vahvistimia käytetään lisäämään signaalin jännitettä tai signaalin virtaa tai signaalin tehoa. Yleensä vahvistimet ovat 3-porttisia laitteita, joissa on tuloportti, lähtöportti ja virtalähdeportti. Vahvistimen yleinen toiminta on tuottaa tehostettu versio tulosignaalista lähdössä kuluttaen tehoa virtalähteestä. Lähtösignaalin ja tietyn ominaisuuden, kuten jännitteen, virran tai tehon, tulosignaalin välistä suhdetta kutsutaan vahvistukseksi. Esimerkiksi lähtöjännitteen ja tulojännitteen välinen suhde on vahvistimen jännitevahvistus GAINvoltage=Vout / V sisään ja vastaavasti GAINteho=Pulos / Pin Lineaariselle toiminnalle vahvistimen, kuten useimmissa tapauksissa vaaditaan, vahvistusarvojen on oltava vakioita toiminta-alueella.
Jännitevahvistin
Jännitevahvistimet ovat laitteita, jotka vahvistavat tulojännitettä, mikäli mahdollista mahdollisimman pienellä virralla lähdössä. Teknisesti vahvistin, jolla on korkea jännitevahvistus, on jännitevahvistin, mutta sillä voi olla pieni virranvahvistus tai ei. Myös vahvistimen tehonlisäys on alhainen näiden ominaisuuksien vuoksi. Transistorit ja operaatiovahvistimet toimivat perusjännitevahvistimina asianmukaisina esijännittein ja muilla ehdoilla. Jännitevahvistimien pääasiallinen sovellus on vahvistaa signaalia, jotta kohina ja vaimennus eivät vaikuta siihen. Kun lähetetyt signaalit menettävät voimansa ja vääristyvät, lähettimen jännitteen vahvistus minimoi vaikutuksen ja vastaanotin pystyy sieppaamaan ja tulkitsemaan signaalin kohtuullisella tarkkuudella.
Ihanteellisissa jännitevahvistimissa on ääretön tuloimpedanssi ja nollalähtöimpedanssi. Käytännössä vahvistinta, jolla on korkea tuloimpedanssi suhteessa lähtöimpedanssiin, pidetään hyvänä jännitevahvistimena.
Tehovahvistimet
Tehovahvistimet ovat laitteita, jotka vahvistavat syöttötehoa, mikäli mahdollista siten, että lähtöjännite muuttuu mahdollisimman vähän suhteessa tulojännitteeseen. Toisin sanoen tehovahvistimilla on suuri tehovahvistus, mutta lähtöjännite voi muuttua tai ei. Tehovahvistimien vahvistimen hyötysuhde on aina alle 100 %. Siksi tehonvahvistusvaiheissa havaitaan suurta lämmön hajoamista. Tehovahvistimia käytetään laitteissa, jotka vaativat suurta tehoa kuormituksiltaan. Monivaihevahvistimissa tehovahvistus tehdään vahvistuksen loppuvaiheessa. Äänivahvistimet ja RF-vahvistimet käyttävät tehovahvistimia viimeisessä vaiheessa riittävän tehon tuottamiseksi kuormaan. Servomoottoriohjaimet käyttävät myös tehovahvistimia moottoreiden ohjaamiseen. Tehovahvistimet luokitellaan useisiin luokkiin vahvistuksessa käytetyn tulosignaalin osuuden mukaan. Luokkia A, B, AB ja C käytetään analogisissa piireissä, kun taas luokkia D ja E käytetään kytkentäpiireissä.
Nykyaikaisessa elektroniikassa useimmat tehovahvistimet on valmistettu puolijohdepohjaisista komponenteista, kun taas tyhjiöputki (venttiili) pohjaisia vahvistimia käytetään edelleen ympäristöissä, joissa tarkkuus, taajuusvaste ja kestävyys ovat ensisijaisia vaatimuksia. Esimerkiksi kitaravahvistimet käyttävät venttiilejä laadun parantamiseksi ja sotilasvarusteet venttiileillä kestämään vahvoja sähkömagneettisia pulsseja.
Mitä eroa on jännitevahvistimilla ja tehovahvistimilla?
• Jännitevahvistimissa on korkea jännitevahvistus, kun taas tehovahvistimissa on suuri tehovahvistus.
• Useimmissa jännitevahvistimissa virran vahvistus on hyvin pieni, kun taas tehovahvistimissa on merkittävä virranvahvistus, mikä johtaa tehovahvistukseen.
• Jännitevahvistimet haihduttavat suhteellisesti vähemmän lämpöä kuin tehovahvistimet. Siksi jännitevahvistimilla on suurempi tehotehokkuus kuin tehovahvistimilla. Myös tehovahvistimet vaativat lisäjäähdytysmekanismin tästä syystä.
