Magneettivahvistin
Toimintaperiaate

Magneettivahvistimen toiminta perustuu ferromagneettisen sydänmateriaalin magneettiseen kyllästymiseen tai permeabiliteetin muutoksiin. Näissä käytetään erityyppisiä magneettisydämen materiaaleja toimintaperiaatteen mukaan. Permeabiliteetin muutoksiin perustuvassa vahvistimessa ei tavoitella magneettisydämen kyllästymistä, vaan hyödynnetään toimintapistettä, jonka ympäristössä permeabiliteetti muuttuu jatkuvasti. Magneettivahvistimien kyllästyvissä kuristimissa on ohjauskäämit, joiden avulla magneettisydämen magnetointia säädetään ja työkäämit, joiden läpi kuormavirta kulkee.
Magneettisydämen äkilliseen kyllästymiseen perustuvassa magneettivahvistimessa kyllästymishetkeä ja siten myös kuormituspulssin pituutta säädetään magnetoinnilla tai demagnetoinnilla kuormituspulssien välisenä aikana. Näin magneettivahvistin tuottaa jatkuvasta ohjaussignaalista kyllästyvälle kuristimelle ominaisen pulssinleveysmodulaation avulla vahvistetun signaalin kuormaan. Vahvistettava sähköinen signaali ja biasvirta ohjataan erillisiin käämeihin. Niiden avulla magnetoinnin suuruutta magnetoinnin alkupisteessä voidaan ohjata, jolloin kyllästyvän kuristimen magneettisen kyllästymisen ajankohtaa ja siten myös magneettivahvistimen kuorman saaman kuormituspulssin pituutta säädetään. Tällä tavoin magneettivahvistimen toiminta muistuttaa hakkuriteholähteistä ja D-luokan vahvistimista tuttua pulssinleveysmodulaatiota, mutta magneettivahvistimessa sitä varten ei tarvita erillistä ohjainpiiriä. Vahvistettu signaali siirtyy kuormaan pulsseina työkäämien kautta.
Toisin kuin elektroniputkiin tai transistoreihin perustuvat vahvistimet, magneettivahvistin vaatii käyttöjännitteekseen vaihtojännitteen, jonka sopiva taajuus ja amplitudi riippuvat kyllästyvän kuristimen sydämen ja työkäämin mitoituksesta.
Magneettivahvistimessa tehovahvistus perustuu siihen, että ohjauskäämissä magneettisydämen magnetointiin kuluva signaalin teho on pienempi kuin työkäämin kautta kuormaan saatavan signaalin teho. Näiden suhteellinen ero määrää tehovahvistuksen. Tehovahvistus määräytyy pääasiassa magneettisydämen laadun ja käämien kierrosmäärien perusteella. Magneettivahvistimen taajuuskaistaa on mahdollista kasvattaa käyttöjännitteen taajuutta kasvattamalla, mutta ferromagneettisen magneettisydämen ominaisuudet määrittelevät taajuuskaistan ylärajan.
Yksinkertaisimmillaan magneettivahvistin voi olla pelkkä kyllästyvä kuristin, jollaista on käytetty vaihtovirran säätämiseen ainakin 1900-luvun alusta. Burgess ja Frankenfield ratkaisivat kyllästyvän kuristimen muuntajavaikutuksen ylimääräisellä ohjausvirtapiiriin kytketyllä suodatuskuristimella. Crocker ja Alexanderson ratkaisivat ongelman käyttämällä kahta työkäämiä. Crockerin keksintöön kuuluu yksi ohjauskäämi ja kolmihaarainen magneettisydän. Alexandersonin keksintöön kuuluu kaksi keskenään identtistä yksivaiheista muuntajaa muistuttavaa kyllästyvää kuristinta, joiden työkäämit on kytketty joko sarjaan tai rinnakkain ja ohjauskäämit on kytketty keskenään vastakkaisvaiheisesti sarjaan. Ohjauskäämien vastakkaisvaiheisen kytkennän ansiosta kyllästyvän kuristimen toiminta muuntajana estyy, eikä käyttöjännite häiritse ohjausta.