СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА
Рабочие режимы усилительных элементов
Активными элементами усилителей являются транзисторы и электронные лампы, включаемые между входным и выходным устройствами. Энергетические и качественные показатели усилительных элементов определяются их режимом работы. Режим ламп и транзисторов выбирают по нагрузочным характеристикам, которые строят в соответствующих семействах статических характеристик.
В зависимости от выбора исходного режима работы усилительного элемента и амплитуды сигнала различают три основных рабочих режима — А, В и С; Рассмотрим их применительно к транзисторам.
В режиме А начальное положение рабочей точки на нагрузочной прямой и амплитуду входного (управляющего) тока выбирают так, чтобы рабочая точка располагалась посередине рабочего участка MN нагрузочной прямой (рис. 80,а), где изменения тока Iк прямо пропорциональны изменениям управляющего тока (тока Iэ в схеме с ОБ, см. рис. 54, а, б и тока 1б в схеме с ОЭ, см. рис. 55, а, б).
В этих условиях работы нелинейные искажения будут минимальными. При усилении малых сигналов начальное положение рабочей точки выбирают так, чтобы потребление мощности от источника было минимальным, а коэффициент передачи тока наибольшим. При усилении сигналов с большой амплитудой рабочую точку О выбирают посередине рабочего участка MN при управляющем токе покоя IСб =Iбз (рис. 80,6).
Для обеспечения выбранного режима работы во входной цепи задают начальный постоянный ток базы (ток покоя) IОб=Iбз, при этом амплитуда тока базы не должна выходить за пределы рабочей области, т. е. превышать Iбm<Iб5 — Iбз. По выбранной рабочей точке определяют начальные значения тока Iок (см. рис. 80, а) и напряжения Uок, а также их амплитудные значения 1кт и UKm, по которым рассчитывают: мощность, рассеиваемую коллектором в режиме покоя Р0к=IокUок; полезную мощность в нагрузке Рк= 1/2 IктUкm; коэффициент передачи по току Kт=Iкт/Iбm.
Рис. 80. Выходные (а, в) и входная (б) характеристики усилительных элементов
Затем по входной нагрузочной или усредненной (типовой) статической характеристике (см. рис. 80, б) находят амплитуду переменного напряжения на входе Uбm. Обычно для усилителей режима А по этой характеристике определяют двойную амплитуду входного тока 21бт и напряжения 2Uбт, после чего рассчитывают: входную мощность РВК = 1/2 IбmUбm; коэффициенты усиления по напряжению Kn = UKm/Uбm и мощности Км=Рк/Рвх, входное сопротивление rвх = Uбm/Iбm.
Нелинейность входной характеристики может вызвать искажения сигнала. Для уменьшения искажений целесообразно снизить амплитуду входного сигнала.
В режиме А ток Iк через транзистор проходит как при сигнале, так и без него, поэтому кпд усилителя мал. Режим А предпочтителен, когда нужны минимальные нелинейные искажения, а выходная мощность и кпд не имеют решающего значения. Обычно в этом режиме работают каскады усилителей напряжения и маломощные выходные каскады.
В режиме В начальное положение рабочей точки выбирают в области небольших токов коллектора, близких к IКбо (рис. 80, в). Транзистор открыт лишь в течение половины периода, т. е. работает с отсечкой тока, угол которой 9=90°. Большой ток позволяет увеличить выходную мощность. В режиме В уровень нелинейных ис. кажений высок, поэтому этот режим используется в двухтактных схемах, компенсирующих указанный недостаток и позволяющих получить большую выходную мощность.
Промежуточное положение между режимами А и В занимает режим АВ, более экономичный, чем А, и характеризуемый меньшими нелинейными искажениями, чем В. Применяется этот режим в основном в двухтактных схемах.
В режиме С начальное смещение соответствует режиму отсечки. При отсутствии сигнала транзистор тока не пропускает и начинает работать лишь после того, как входной сигнал превышает пороговое значение, поэтому угол отсечки 0<90°. Режим С используется, когда нелинейными искажениями можно пренебречь, но необходима большая выходная мощность усилителя.
