Caratteristiche e differenza tra amplificatore di tensione e di potenza in elettronica

Tensione e potenza sono le due principali classificazioni degli amplificatori e la classificazione viene effettuata sulla base del confronto effettuato in base alle caratteristiche dell’ingresso applicato e del segnale di uscita generato. La differenza cruciale tra un amplificatore di tensione e un amplificatore di potenza (rispettivamente Voltage Amplifier e Power Amplifier) è che un amplificatore di tensione aumenta il livello di tensione del segnale di ingresso applicato. Al contrario, un amplificatore di potenza è quello che aumenta il livello di potenza del segnale di ingresso.

Che cos’è un amplificatore?

Un amplificatore è un dispositivo elettronico che aumenta il livello del segnale presente al suo ingresso e fornisce il segnale elevato ma identico all’uscita. Pertanto, è un dispositivo che serve allo scopo di amplificazione. Il fattore che determina il livello di amplificazione dato dall’unità di amplificazione è noto come guadagno dell’amplificatore.

Generalmente, varie applicazioni richiedono segnali di uscita molto grandi che una singola unità di amplificazione non riesce a fornire. Quindi, a volte c’è un collegamento in cascata di amplificatori in cui l’uscita di uno funge da ingresso per il successivo e così via. In questo modo, otteniamo un’amplificazione multistadio del segnale. 

Definizione di amplificatore di tensione

Qui il nome stesso indica che si tratta di un amplificatore il cui funzionamento è associato alla tensione. Quindi, un’unità di amplificazione è progettata per aumentare il livello di tensione del segnale di ingresso applicato ed è noto come amplificatore di tensione.

Il suo design si basa sul raggiungimento del massimo guadagno di tensione possibile. Il guadagno di un amplificatore non è altro che il rapporto tra l’uscita e il valore di ingresso. Il guadagno di tensione di questo amplificatore è il rapporto corrispondente alla tensione di uscita all’ingresso.

Supponiamo che se la tensione del segnale di ingresso applicata è 1 V e la tensione di uscita dopo l’amplificazione è 25 V, il guadagno di tensione sarà 25, dove il guadagno è una quantità senza unità. Questi amplificatori sono il dispositivo che assorbe una quantità molto piccola di potenza dal carico. Questi sono indicati come amplificatori di piccolo segnale poiché qui l’ampiezza del segnale che viene effettivamente fornito come ingresso è molto piccola che viene aumentata dal circuito dell’amplificatore.

Definizione di amplificatore di potenza

Un amplificatore di potenza è un dispositivo progettato per aumentare il livello di potenza del segnale presente in ingresso. Fondamentalmente, per avere una grande potenza in uscita, all’ingresso deve essere presente un segnale con una grande ampiezza di tensione del segnale. Questo è il motivo per cui generalmente un amplificatore di tensione è presente prima di un amplificatore di potenza.

Ora è necessario rispondere ad alcune domande come qual è la necessità di un segnale ad alta tensione in ingresso e pensi davvero che la potenza possa essere amplificata?

La risposta a entrambe le domande è che la potenza non può mai essere amplificata direttamente poiché nessun dispositivo può farlo. Fondamentalmente, un amplificatore di potenza trasforma la potenza CC raccolta da un circuito di uscita in una potenza di segnale CA. L’elevata tensione del segnale in ingresso genera un’elevata corrente del segnale, il cui prodotto fornisce un’elevata potenza di uscita.

Poiché la potenza CA è controllata dal segnale di ingresso applicato, questo è il motivo per cui l’amplificatore di potenza è considerato un convertitore di potenza da CC a CA il cui valore è controllato dal segnale di ingresso.

Infine, il guadagno di potenza dell’amplificatore sarà: Ai= Iout/Iin

Differenze chiave tra amplificatore di tensione e amplificatore di potenza

1. L’amplificatore di tensione è progettato per amplificare la tensione mentre l’amplificatore di potenza amplifica il livello di potenza del segnale.
2. Gli amplificatori di tensione hanno un segnale di ingresso di piccola grandezza, quindi è noto come amplificatore di piccolo segnale. Considerando che gli amplificatori di potenza richiedono un segnale di ingresso di grandezza relativamente maggiore, quindi è noto come un amplificatore di grande segnale.
3. La base del transistor nel circuito dell’amplificatore di tensione è sottile in quanto non è progettata per gestire la corrente elevata. Ma poiché un amplificatore di potenza deve gestire una corrente elevata, quindi ha una regione di base relativamente più spessa.
4. Generalmente, per progettare un amplificatore di tensione vengono utilizzati transistor a bassa o media potenza che hanno una dimensione fisica inferiore. Tuttavia, per gli amplificatori di potenza vengono utilizzati transistor ad alta potenza di grandi dimensioni fisiche.
5. Nel caso dell’amplificatore di tensione, il valore della corrente del collettore è piuttosto basso, si aggira intorno a 1 mA. Mentre per gli amplificatori di potenza la corrente di collettore è un valore elevato di circa 100 mA.
6. La quantità di potenza di uscita CA fornita dall’amplificatore di potenza è piuttosto elevata rispetto alla potenza di uscita CA fornita dall’amplificatore di tensione.
7. Il guadagno di corrente offerto da un amplificatore di tensione è inferiore a quello offerto dall’amplificatore di potenza.
8. Un amplificatore di tensione è accoppiato RC mentre un amplificatore di potenza è accoppiato a trasformatore.
9. L’impedenza di carico di un amplificatore di potenza con un valore compreso tra 5 e 20 Ω è relativamente inferiore a quella di un amplificatore di tensione con un intervallo compreso tra 4 e 10 KΩ.
10. La dissipazione del calore è inferiore nel caso di un amplificatore di tensione rispetto a un amplificatore di potenza. Pertanto, è necessario un sistema di raffreddamento per un amplificatore di potenza piuttosto che un amplificatore di tensione.

Conclusioni

Quindi l’articolo di cui sopra conclude che sia gli amplificatori di tensione che quelli di potenza hanno le proprie zone operative in base ai vantaggi offerti dai due. Un amplificatore di tensione fornisce un valore elevato del valore di ingresso come uscita. Mentre per un amplificatore di potenza il prodotto di corrente e tensione raggiunta in uscita è maggiore di quello presente in ingresso.