Podręcznik

Spostrzeżenie, że przy sygnałach impulsowych sprawność energetyczna zbliża się do 100%, doprowadziło do powstania nowej klasy układów wzmacniaczy mocy, zwanych wzmacniaczami klasy D. Zasada działania takiego wzmacniacza jest następująca. Na wejściu sygnał zmienny jest przekształcany na ciąg impulsów prostokątnych o stałej amplitudzie, a długości (czasie trwania) proporcjonalnej do chwilowej wartości napięcia wejściowego. Służy do tego komparator napięcia, do którego wejść doprowadzony jest sygnał wejściowy oraz napięcie piłokształtne o częstotliwości wielokrotnie większej od częstotliwości sygnału wejściowego. Tak otrzymane impulsy są wzmacniane i doprowadzone do wejścia szeregowego przeciwsobnego stopnia mocy. Prąd dostarczany przez stopień mocy ma więc charakter ciągu impulsów, a wartość średnia tego prądu jest proporcjonalna do ich długości. Aby lepiej odtworzyć sygnał wejściowy, pomiędzy wyjściem stopnia mocy, a obciążeniem umieszcza się filtr indukcyjno-pojemnościowy, który uśrednia prąd w czasie. Rysunek 4-6 przedstawia schemat blokowy wzmacniacza w klasie D.

Stopień mocy w tak działającym wzmacniaczu ma sprawność bliską 100%. Dlatego układy scalonych wzmacniaczy mocy do takich zastosowań, jak np. telefony komórkowe, aparaty słuchowe dla słabo słyszących czy też komputery przenośne są dziś najczęściej budowane właśnie jako wzmacniacze klasy D. Pierwsze konstrukcje takich wzmacniaczy nie zapewniały wysokiej wierności odtwarzanego dźwięku, ale szereg udoskonaleń (wyższa częstotliwość próbkowania sygnału wejściowego, wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego i in.) doprowadziło do tego, że wzmacniacze klasy D zaczynają się pojawiać także w sprzęcie elektroakustycznym wyższej jakości. Wzmacniacze klasy D znajdują też zastosowania innego rodzaju, na przykład jako układy sterujące pracą silników elektrycznych prądu stałego.

Rysunek 4‑6. Schemat blokowy wzmacniacza mocy w klasie D