Лекция №5 Системный анализ и его этапы

Классы работы усилителей

Различают три основных класса работы усилительного каскада – А, В, С. Режимы работы усилительных элементов определяются положением рабочей точки на проходной динамической характеристике.

Проходной динамической характеристикой называется зависимость выходного тока от входного напряжения. Для транзистора, включённого по схеме с ОЭ, зависимость будет I_к = f (U_бэ). Проходная динамическая характеристика может быть построена по входной и выходной характеристикам транзистора I_к = f (U_б)

В режиме работы класса А рабочая точка устанавливается на линейном участке проходной динамической характеристики (рисунок 5). Для этого между базой и эмиттером транзистора при помощи одной из схем питания цепи базы необходимо создать постоянную составляющую напряжения, которая называется величиной напряжения смещения. При отсутствии переменной составляющей усиливаемого сигнала рабочая точка называется рабочей точкой покоя. Нелинейные искажения минимальны. Угол отсечки θ = π (Углом отсечки называется половина той части периода, за которую в выходной цепи будет протекать ток). Недостатком режима класса А является низкий КПД ( η = (25 – 30 %). Это объясняется тем, что энергия от источника питания затрачивается не только на усиление переменной составляющей, но и на создание постоянной составляющей I_о, которая является бесполезной и в дальнейшем отсеивается разделительным конденсатором. Режим класса А применяется, в основном, в предварительных каскадах усиления.

Рисунок 5. Режим А

В режиме класса В рабочая точка выбирается таким образом, чтобы ток покоя был равен нулю (рисунок 6). Для режима класса В угол отсечки Θ = 90°. Характеризуется режим класса В высоким КПД η = 60 . 70 %. Недостатком режима класса В являются большие нелинейные искажения. Применяется режим класса В в выходных двухтактных усилителях мощности.

Рисунок 6 Режим В

Режим АВ является промежуточным между режимами А и В.

Иногда положение точки покоя в режиме класса АВ выбирается на нижнем изгибе проходной динамической характеристики (рисунок 7). В этом случае будет иметь место ток покоя, но величина его будет значительно меньше, чем в режиме класса А. Угол отсечки Θ в режиме класса АВ будет меньше 90°. Режим класса АВ имеет несколько меньший КПД, чем режим класса В (η = 50 . 60 %) и несколько меньшие нелинейные искажения. Применяется так же, как и режим класса В, в двухтактных усилителях мощности.

Рисунок 7 Режим АВ

В режиме С величина E_см имеет отрицательное значение (рисунок 8). Режим класса С характеризуется максимальным КПД η = 80 %, но и наибольшими нелинейными искажениями. Режим С в усилителях применяется в выходных каскадах мощных передатчиков.

Рисунок 8 Режим С