Главная | Обратная связь

Режим роботи підсилювального каскаду

Характер роботи підсилювального каскаду і його параметри залежать від режиму роботи активного елемента за постійним струмом. Розгляне­мо це на прикладі транзисторного підсилювального каскаду за схемою ЗЕ, який є основою більшості схем підсилювачів, включаючи й опера­ційні підсилювачі.

Початковий режим транзистора (режим спокою) визначається по­ложенням робочої точки р на динамічній характеристиці транзисто­ра. Від положення робочої точки залежать значення постійних складо­вих струмів вхідного та вихідного електродів транзистора (Іос, Іов) і напруг на цих електродах (Uoc, uob), тобто потужність, яку споживає підсилювач від джерела Ес. В свою чергу, вибір робочої точки в знач­ній мірі регламентується амплітудою, формою і полярністю вхідного змінного сигналу. Розрізняють три основні режими роботи підсилюю­чого каскаду—А, В і С. Розглянемо особливості режимів роботи підсилюючого каскаду при дії на вході змінного сигналу синусоїдальної форми.

В режимі підсилення А початкове положення робочої точки виби­рають приблизно посередині відрізка динамічної характеристики, де зміні базового (вхідного) струму відповідає пропорційна зміна ко­лекторного (вихідного) струму, а її переміщення, пов'язане з дією по­двійної амплітуди вхідного сигналу 2Uвт(2ІВт), обмежується цим відрізком. На рис. 1.19 цей відрізок відмічений лінією CD на вихідній динамічній характеристиці і C'D' — на вхідній. Слід зазначити, що, залежно від нахилу динамічної характеристики, переміщення робочої точки в режимі підсилення А може проходити навіть в межах відрізка BF динамічної характеристики, що показує на некритичність амплі­туди підсилюваного сигналу в цьому режимі. Так чи інакше напруга зміщення в колі бази \Uов\ більша за \Uвт\ вхідного сигналу, а струм спокою в колекторному колі Iос перевищує амплітуду змінної складо­вої колекторного струму Icт. Тому вихідний колекторний струм про­тікає за час всього періоду підсилюваного сигналу, що є характерною особливістю режиму підсилення А.

Оскільки робоча точка не виходить за межі лінійного відрізка вхід­ної динамічної характеристики, то лінійні спотворення, які вносяться підсилювачем, невеликі і тим менші, чим менша амплітуда вхідного сигналу. Але при цьому низький ККД підсилювача, оскільки корисна потужність Рвих, яка віддається в навантаження, задається змінною складовою колекторного струму з амплітудою Іст . При цьому Іст менший за постійну складову струму Іос, яка обумовлює потужність Рсп, що споживається від джерела живлення. ККД підсилювачів в ре­жимі А, які, як правило, використовуються як попередні підсилювачі або як малопотужні кінцеві каскади, не перевищує 20 %.

В режимі підсилення В початкове положення робочої точки на динамічній характеристиці вибирають при струмі колектора близько­му до Ісо (рис. ). Тому при наявності змінного вхідного сигналу змінна складова колекторного струму з амплітудою 1с т протікає лише за половину періоду сигналу, а в другій половині періоду тран­зистор закритий, тобто працює з відсічкою струму. При цьому кут відсічки струму q приблизно дорівнює л/2 електричних градусів.

Важливою особливістю режиму В є високий ККД підсилювача(60... 70 %), оскільки постійна складова колекторного струму від джерела живлення при відсутності підсилюваного сигналу приблизно дорівнює нулю. Тому такий режим найкраще використовувати в кас­кадах підсилення великої потужності, коли вони працюють при вели­ких рівнях підсилюваних сигналів, незважаючи на високий рівень не­лінійних спотворень у підсилювачі. Внаслідок високої економічності підсилювачі в режимі В застосовують в переносних пристроях навіть при вихідній потужності в сотні міліват.

У деяких випадках використо­вують проміжний режим підсилен­ня АВ, який характеризується ку­том відсічки в 120... ІЗО ел. град., і меншими нелінійними спотворен­нями, але виявляється економіч­нішим, ніж режим підсилення А.

Початкове зміщення і положен­ня робочої точки в транзисторі, що

працює в режимі підсилення С, відповідає режиму відсічки, а кут від­січки q< л/2. Цей режим найекономічніший (ККД 85 %), оскільки при відсутності підсилюваного сигналу транзистор практично не спо­живає енергії. Режим С використовують у підсилювачах-формувачах, які працюють при перевищенні вхідним сигналом деякого порогового значення, а також в автогенераторах.