Рабочие режимы усилительных элементов (режимы А,В,АВ, С, Д) и их характеристики

Энергетические и качественные показатели УЭ определяются их режимом работы. Режим УЭ выбирают по нагрузочным характе­ристикам, которые строят в соответствующих семействах статиче­ских характеристик.

В зависимости от выбора исходного режима работы УЭ и амп­литуды сигнала различают три основных рабочих режима: А, В и С. Рассмотрим их применительно к транзисторам.

В режиме А начальное положение рабочей точки на нагрузоч­ной прямой и амплитуду входного (управляющего) тока выбирают так, чтобы рабочая точка располагалась на середине рабочего уча­стка MN нагрузочной прямой (рис. 21, а), где изменения тока I_к прямо пропорциональны изменениям управляющего тока [тока I _э в схеме с ОБ и тока I_б в схеме с ОЭ. В этих условиях работы нелинейные искажения будут ми­нимальны.

При усилении малых сигналов начальное положение рабочей точки выбирают так, чтобы потребление мощности от источника было минимальным, а коэффициент передачи тока наибольшим. При усилении сигналов с большой амплитудой рабочую точку О выбирают на середине рабочего участка MN (см. рис.21, а) при управляющем токе покоя I _об= I _бз.

Для обеспечения выбранного режима работы во входной цепи следует задать начальный постоянный ток базы (ток покоя) I _об= I _бз. Амплитуда тока базы не должна выходить за пределы пе­редачи рабочей области, т. е. превышать I _{б m} ≤ I _б5≤ I _бз.По выбран­ной рабочей точке определяют начальные значения тока I_oк и напряжения U_oк, а также их амплитудные значения I_кт и U_кm, по которым рассчитывают мощность, рассеиваемую коллектором в ре­жиме покоя Р_ок= I _ок U _ок, полезную мощность в нагрузке Р_к=0,5 I _кmU_кm, коэффициент по току K_т= I _{к m} / I _{б т} .

Затем по входной нагрузочной или усредненной (типовой) ста­тической характеристике (рис. 21, б) определяют амплитуду пе­ременного напряжения на входе U_бm. Обычно для усилителей ре­жима А по этой характеристике определяется двойная амплитуда входного тока 2 I _{б m} и напряжения 2U_бm, после чего рассчитыва­ются: входная мощность Р_вх=0,5 I _{б m} U_бm; коэффициенты усиления по напряжению K_н=U_кm/U_бm и мощности К_м=Р_к/Р_вх, входное сопротивление r _вх= U_бm / I _{б m}.

Нелинейность входной характеристики может вызвать искаже­ние сигнала. Для уменьшения искажений целесообразно умень­шить амплитуду входного сигнала.

В режиме А ток I _к через транзистор протекает как при наличии сигнала, так и в его отсутствие, поэтому к. п. д. усилителя мал. Режим А предпочтителен, когда желательны минимальные нели­нейные искажения, а выходная мощность и к. п. д. не имеют ре­шающего значения. Обычно в этом режиме работают каскады уси­лителей напряжения и маломощные выходные каскады.

Рис. 21. К установки режима А

В режиме В начальное поло­жение рабочей точки О выбира­ется в области небольших токов коллектора, близких к I _кбо (рис. 22). Транзистор открыт лишь в течение половины периода, т. е. работает с отсечкой тока. Угол отсечки θ= 90°. Большой ток по­зволяет увеличить выходную мощность. В режиме В высок уровень нелинейных искажений, поэтому он используется в двух­тактных схемах, компенсирую­щих эти недостатки и позволяющих получить большую выходную мощность.

Промежуточное положение между режимами А и В занимает режим АВ. Он более экономичен, чем А, и характеризуется мень­шими нелинейными искажениями, чем режим В. Применяется ре­жим АВ в основном в двухтактных схемах/

В режиме С начальное смещение выбирается больше напряже­ния отсечки. В отсутствие сигнала транзистор тока не пропускает и начинает работать лишь после того, как входной сигнал превы­шает пороговое значение, поэтому угол отсечки θ<90°. Режим С используется, когда нелинейные искажения несущественны, но не­обходимо получить от усилителя большую выходную мощность.

Рис. 22. К установке режима В