Название: Лабораторные работы - (автор неизвестен)

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1271

1.2. режимы работы усилителей

            В зависимости от положения рабочей точки на нагрузочной характеристике усилителя различают три основных режима работы мощных усилителей: А, В, АВ. От положения рабочей точки усилителя, т. е. от постоянного напряжения на коллекторе, зависят как его характеристики усиления, так и мощность, потребляемая от источника питания. Для определения рабочей точки надо на семействе выходных статических характеристик транзистора Iк(Uк) построить линию нагрузки по постоянному току. Она задается уравнением Uк=Uп– IкRк, где Uп – напряжение источника питания.

                               1                                     2                                  3

Рис.2. Нагрузочные характеристики усилителя ОЭ (режим А) по постоянному (1)

и переменному (2) току и динамическая характеристика усиления (3)

Напряжение источника питания должно быть меньше напряжения UКmax, которое  определяется  напряжением  пробоя  коллекторного  перехода. Обычно

Uп « 0,7 UКmax. Линия нагрузки начинается из точки Uк=Uп, и пересекает вертикальную ось в точке Iк=Uп/Rк (рис.2). Максимальный ток, протекающий через транзистор, определяется допустимой мощностью рассеяния на транзисторе. Таким образом, в указанных границах и  следует выбирать положение рабочей точки, например в центре линии нагрузки (рис.2).

            Используя линию нагрузки по переменному току и семейство выходных характеристик транзистора, можно построить динамическую характеристику усиления – зависимость коллекторного тока от входного тока или входного напряжения. Эта зависимость отличается от статической характеристики усиления тем, что она учитывает нагрузку по переменному току. Она дает наглядное представление о возможных нелинейных искажениях, возникающих при работе в режиме большого сигнала. Поэтому, как правило, при анализе усилителей используются и нагрузочная и динамическая характеристика усиления.

            В режиме А коллекторный ток и напряжение на коллекторе составляют почти половину своих максимально допустимых значений, так как начальный нелинейный участок выходных характеристик биполярного транзистора достаточно  мал.  Поэтому  мощность усиленного сигнала на  выходе усилителя

Pн = UmкImк / 2 £ Uк0Iк0 » UпIк0 / 2 = Pп / 2

где Рп – мощность, потребляемая от источника питания. Таким образом, КПД выходной цепи усилителя в режиме А ha =Рн/Рп £ 0,5. Как видно из полученных соотношений, в режиме А мощность, потребляемая от источника питания, не зависит от амплитуды усиливаемого сигнала.

               1                               2                              3     

Рис.3. Режим В

            В режиме В рабочая точка располагается у основания нагрузочной характеристики и КПД усилителя значительно повышается (рис.3). В этом режиме ток через транзистор протекает только в положительный полупериод входного сигнала и коллекторный ток представляет собой последовательность синусоидальных импульсов. Для неискаженного усиления двуполярных сигналов применяют двухтактную схему, в которой два транзистора, работая поочередно, усиливают сигнал в положительные и отрицательные полупериоды.

            В режиме В мощность, потребляемая от источника питания, зависит от амплитуды усиливаемого сигнала. Это связано с нелинейным режимом работы транзистора. В отсутствие сигнала мощность практически не расходуется, по мере же увеличения сигнала пропорционально ему нарастает постоянная составляющая тока коллектора и соответственно увеличивается мощность, потребляемая от источника питания.

            Промежуточный режим работы усилителя называют режимом АВ. Для него характерно положение рабочей точки, при котором начальный коллекторный ток Iко не столько мал, как в режиме В. Нелинейные искажения сигнала, вызываемые криволинейностью начального участка входных характеристик транзистора, несколько меньше, чем в режиме В. Экономичность цепи питания усилителя в режиме АВ несколько хуже, чем в режиме В.