Режимы работы усилительного каскада.

Режим работы по постоянному току определяется положением рабочей точки р на динамической характеристике транзистора. В соответствии с этим различают три основных режима работы усилительного каскада — режимы классов А, В и С.

В режиме класса А начальное положение рабочей точки выбирают в середине участка динамической характеристики. На рис. 2.17 этот участок отмечен линией CD — навыходной характеристике, и C'D' —на входной. Используя динамическую коллекторную характеристику, можно для любого значения коллекторного тока найти соответствующие значения напряжения на коллекторе и тока во входной цепи I_Б, которые являются взаимосвязанными.

Рис. 2.17

Точку пересечения нагрузочной прямой со статической характеристикой при заданном токе I_б2 = I_об, определяемом источником смещения Е_б, называют рабочей точкой, а ее начальное положение на нагрузочной прямой (при отсутствии входного переменного сигнала) — точкой покоя р. Точка покоя определяет ток покоя выходной цепи I_ОK и напряжение покоя U_OK.

Напряжение смещения в цепи базы U_об,подаваемое от источника Е_б, в этом режиме по абсолютному значению всегда больше амплитуды входного сигнала U_бт, а ток покоя коллекторной цепи I_ок превышает амплитуду переменной составляющей коллекторного тока I_кт. Поэтому выходной коллекторный ток проходит в течение всего периода, усиливаемого сигнала, что является характерной особенностью режима класса А.

Так как рабочая точка не выходит за пределы линейного участка динамической входной характеристики, то нелинейные искажения, вносимые усилителем, невелики и тем меньше, чем меньше амплитуда входного сигнала. КПД усилителей в режиме класса А, которые обычно используются в качестве предварительных усилителей или маломощных оконечных каскадов, не превышает 20 – 30%.

В режиме класса В начальное положение рабочей точки на динамической характеристике выбирают при i токе коллектора, близком к I_кб0 (рис. 4.5). Поэтому при наличии переменного входного сигнала переменная составляющая коллекторного тока с амплитудой I_кт проходит лишь в течение половины периода сигнала, а в другую половину периода транзистор заперт.

Рис. 4.5

В этом режиме высокий КПД усилителя, достигающий 60 – 70%, поскольку постоянная составляющая коллекторного тока, поступающая от источника питания при отсутствии усиливаемого сигнала, почти равна нулю. Поэтому такой режим используют в усилителях большой мощности, работающих при больших уровнях усиливаемых сигналов. Но уровень нелинейных искажений в усилителе высок.

Начальное смещение и положение рабочей точки в транзисторе, работающем в режиме класса С, соответствуют режиму отсечки. Такой режим является наиболее экономичным (КПД достигает 85%), так как при отсутствии усиливаемого сигнала транзистор заперт и почти не потребляет мощности. Режим класса С применяется в усилителях-формирователях, которые работают при превышении входным сигналом некоторого порогового значения.