24. Режимы работы усилительных каскадов: режимы классов c, d, особенности работы, характеристики, применение в аэу.

Режим классаС — это режим работы ак­тивного элемента (тра­нзистора), при кото­ром ток через него протекает в течение времени, меньшего половины периода входного сигнала (рис. 1.22). Угол отсечки меньше , а ток по­коя равен нулю. По­скольку больше половины рабочего вре­мени транзистор закрыт, мощность, потребляемая от источника питания, снижается, так что КПД каскадов повышается, при­ближаясь к 100%.

Рисунок 1.22 Графическая иллюстрация работы усилительного каскада в режиме классаС

С уменьшением угла отсеч­ки в импульсе тока возрастают уровни высших гармоник по отношению к уровню первой. В связи с большими нелиней­ными искажениями режим классаС не используется в усилителях звукового диапа­зона частот, а используется в мощных двухтактных каска­дах усилителей мощности ра­диочастот, нагруженных на резонансный контур и обеспечивающих в нагрузке токпервой гармоники.

Режим класса D— это режим, при котором транзистор на­ходится только в двух состояниях: закрыт или открыт. В закры­том состоянии через транзистор протекает небольшой обратный ток, его электрическое сопротивление велико, падение напряже­ния на нем примерно равно напряжению источника питания. В открытом состоянии через транзистор протекает большой» ток, его электрическое сопротивление очень мало, мало и падение на­пряжения на нем. В связи с этим потери в транзисторе в режиме класса Dничтожно малы и КПД каскада приближается к 100%.

Таким образом, режим работы усилителя определяется за­данием рабочей точки активного элемента в режиме покоя. В ре­жиме классаАтранзистор работает без отсечки тока с минималь­ными нелинейными искажениями. В режимах АВ, В, С, D транзистор работает с отсечкой тока.

25. Работа активных элементов с нагрузкой. Методика построения нагрузочной характеристики

При работе активного элемента в аппаратуре связи или ра­диотехнических устройствах на управляющий электрод подается входной сигнал. Изменение этого сигнала приводит к изменению тока в выходной цепи активного элемента. Чтобы использовать изменение выходного тока, в выходную цепь активного элемента всегда включается нагрузка. В качестве нагрузки могут быть ак­тивное сопротивление (резистор), колебательный контур, транс­форматор. Выходной ток, протекая по нагрузке, создает на ней падение напряжения, которое вычитается из напряжения источ­ника питания. В связи с этим величина выходного тока зависит от одновременного изменения напряжения на управляющем и выходном электродах активного элемента.

Для анализа работы активного элемента с нагрузкой, кроме статических характеристик, используется нагрузочная. Она пред­ставляет собой геометрическое место точек приложения состав­ляющих токов и напряжений входной или выходной цепей соот­ветственно, которым соответствуют возможные значения режима работы усилительного каскада.

Методика построения нагрузочной характеристики не зави­сит от типа активного элемента. Рассмотрим ее построение на примере усилительного каскада с общим эмиттером. При вклю­чении нагрузки в коллекторную цепь транзистора изменение тока коллектора определяется совместным воздействием изменений входного тока базы и напряжения в выходной коллекторной цепи.

Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответст­вии со вторым законом Кирхгофа можно записать следующее уравнение электрического состояния:

(2.26)

т.е. сумма падения напряжения на нагрузке и напряжения кол­лектор – эмиттер транзистора всегда равна постоянной ве­личине – ЭДС источника питания. Напряжение в коллекторной цепи определяется как

Выражение (2.26) является математическим описанием прямой линии, его называют уравнением нагрузочной прямой, которая строится на семействе статических выходных характери­стик (рис.1.23, а).