Режимы работы усилительных каскадов.

Различают несколько режимов работы транзистора в усилительном каскаде, отличающихся друг от друга свойствами и значениями параметров и поэтому имеющих различные области применения. Эти режимы работы принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита.

Режимом класса А называют такой режим работы усилительного каскада, при котором ток в выходной цепи усилительного элемента существует в течение всего периода входного сигнала.

В режиме А амплитуда переменной составляющей выходного тока I _кm не может быть больше тока покоя I _К0, при этом среднее значение выходного тока I_ср в режиме А почти не зависит от амплитуды входного сигнала и мало отличается от тока покоя I _К0.

Основным достоинством режима А является малый коэффициент гармоник вследствие работы усилительного элемента на линейном участке его ВАХ, в результате чего форма выходного тока не отличается от формы входного сигнала. Основным недостатком режима А является низкий КПД.

Коэффициент полезного действия режима А, равный отношению отдаваемой усилительным элементом мощности сигнала P_~ к суммарной мощности P_S, потребляемой им от источника питания выходной цепи, оказывается малым из-за большого тока покоя. Для определения КПД выходного элемента используют выражение

а так как начальные значения I₀ и U ₀ достаточно велики, то согласно выражению КПД выходной цепи будет не высок, h £ 0,5.

Режим А применяют, в основном, во входных каскадах и каскадах предварительного усиления, а также в выходных каскадах небольшой мощности (до 1 Вт).

Режимом класса В называют такой режим работы усилительного каскада, при котором ток в выходной цепи усилительного элемента существует в течение примерно половины периода входного сигнала.

Основным достоинством режима В является малое потребление энергии питания. Это обусловлено не только более высоким КПД по сравнению с режимом А, но также и тем, что потребляемый от источника питания ток сильно уменьшается при слабых сигналах. В результате каскад мощного усиления, работающий в режиме В, потребляет в несколько раз меньше энергии от источника питания, чем каскад с такой же выходной мощностью, работающий в режиме А.

Недостатком режима В является то, что усилительный элемент в нем почти полпериода находится в закрытом состоянии, а, следовательно, усиливает только один полупериод подводимого сигнала, что приводит к значительным искажениям. Из-за высокого КПД режим В широко применяется в выходных (оконечных) каскадах большой мощности.

Режимом класса D (ключевой режим) называют такой режим, при котором усилительный элемент во время работы находится только в двух состояниях – в насыщении или в отсечке.

Главным достоинством такого режима является то, что потери энергии в усилительном элементе очень малы, а КПД оказывается близким к единице.

Недостатком данного режима является ограниченность его применения. Ключевой режим используют лишь для усиления прямоугольных импульсов произвольной длительности и скважности; при этом напряжение усиленных импульсов в выходной цепи получается практически равным напряжению источника питания и не зависит от амплитуды импульсов на входе усилителя. Такое усиление прямоугольных импульсов с ограничением их по максимуму широко используется в электронно-вычислительных машинах, регулирующих и следящих устройствах, где ключевой режим является наиболее эффективным.

Дата добавления: 2015-10-16