2015-09-07
1424
В зависимости от положения рабочей точки в режиме покоя на характеристиках транзисторов, а также значения усиливаемого напряжения различают три основных режима работы усилительных каскадов, или классов усиления: А, В и С. Основными характеристиками этих режимов являются нелинейные искажения и к. п. д.
Режим А. Режим А характеризуется тем, что рабочую точку П в режиме покоя выбирают на линейном участке (обычно.посередине) входной и переходной характеристик транзистора. На рис. 5.18 для режима А показано положение рабочей точки на переходной характеристике, линии нагрузки и выходных характеристиках транзистора. Значение входного напряжения в режиме А должно быть таким, чтобы работа усилительного каскада происходила на линейном участке характеристики. В этом случае нелинейные искажения усиливаемого напряжения будут минимальными, т. е. при подаче на вход усилительного каскада гармонического напряжения форма выходного напряжения будет практически синусоидальной. Благодаря этому режим А широко применяют в усилителях напряжения. Однако он имеет и существенный недостаток - очень низкий к. п. д. усилителя.
|
|
|
К. п. д. усилителя определяется отношением выходной мощности к мощности, потребляемой усилителем от источника питания. Выходная мощность, создаваемая усилительным каскадом на транзисторе в режиме А,
| (5.32) |
где Iкm, Uкm - соответственно амплитуды коллекторных тока и напряжения.
Потребляемая усилителем мощность частично преобразуется в выходную мощность, а частично переходит в теплоту, выделяемую в элементах усилительного каскада. Эта мощность равна произведению постоянных составляющих коллекторных напряжения и тока транзистора:
| (5.32а) |
Таким образом, к. п. д. усилительного каскада
| (5.33) |
(b.JJ)
Как видно из рис. 5.18, амплитуды переменных составляющих коллекторных напряжения и тока в режиме А меньше соответствующих постоянных составляющих, т. е. Uкm<U0 и Iкm<I0. Следовательно, к. п. д. усилительного каскада в режиме А всегда меньше 0,5, в действительности он редко превышает 0,35. Поэтому в усилителях мощности, для которых к. п. д. имеет существенное значение, режим А используют очень редко.
Режим В. Режим В характеризуется тем, что рабочую точку П выбирают в начале переходной характеристики транзистора (рис. 5.19). Эта точка называется точкой отсечки. В режиме В переменные составляющие тока и напряжения транзистора возникают лишь в положительные полупериоды входного напряжения. Выходное напряжение усилительного каскада при синусоидальном входном напряжении имеет форму полусинусоиды, т. е. нелинейные искажения очень большие. Поэтому режим В используют, как правило, только в двухтактных усилителях мощности. Режим В характеризуется значительно более высоким к. п. д. усилителя по сравнению с режимом А, так как ток покоя в этом случае практически равен нулю, а постоянная составляющая тока при наличии входного напряжения имеет сравнительно небольшое значение. К. п. д. усилителя, работающего в режиме В, может достигать 80%.
|
|
|
Иногда используют режим работы усилительного каскада, промежуточный между режимами А и В. Его называют режимом АВ. Рабочая точка покоя при этом должна находиться в интервале между положениями рабочей точки в режимах А и В. В этом случае к. п. д. усилителя больше, чем в режиме А, а нелинейные искажения меньше, чем в режиме В.
Режим С. Режим С характеризуется тем, что рабочую точку П выбирают за точкой отсечки и ток в транзисторе возникает только в течение некоторой части положительного полупериода входного напряжения (рис. 5.20). Этот режим сопровождается большими искажениями усиливаемого напряжения, но к. п. д. устройства может быть очень высоким и приближаться к единице. Режим С применяют в избирательных усилителях и автогенераторах, которые благодаря наличию колебательных контуров или других частотно-зависимых устройств выделяют лишь основную гармонику из несинусоидального напряжения, возникающего вследствие больших нелинейных искажений.
