5.2 Режимы работы усилительного элемента.

Режим А.

Рассмотренные выше схемы с рабочей точкой в середине рабочего участка не искажают тока (не отсекают его) – это называется режимом А.

Θ-угол отсечки.

Сигнал проходит полностью. Никаких отсечек нет.

Режим В.

Р абочая точка располагается на уровне отсечки токов.

α

Uкэ≠0

Чтобы устранить искажения полупериода используют режим АВ, т.е. промежуточный между А и В, т.е. 180^о>θ>90^о.

α – это то что осталось от синусоиды.

Режимы А, В, АВ используются в двухтактных каскадов мощности с повышенным КПД.

Режим С.

К огда θ<90^о. Для этого рабочая точка смещается в отрицательную область напряжений U_бэ.

Применяется в ключевых усилителях.Главное во всех режимах В, С: они не потребляют постоянного тока, поэтому у них высоких КПД. Большая часть применяется в двухтактных усилителях.Двухтактные каскады усиления имеют два усилительных элемента, каждый из которых работает в своем такте, т.е. в своем полупериоде синусоиды.Режим В и АВ используются в двухтактных каскадах мощности усиления с повышением КПД.

3. Двухтактный (мощный) трансформаторный каскад.

R_э1, R_э2 – элементы температурной стабилизации

Трансформатор 1 – фазоинверсный каскад

R_б1, R_б2 – элементы температурной стабилизации, общие на оба транзистора (для создания режима АВ)

При положительной полуволне работает VT1 – см. ток I_kVT1.

При отрицательном полупериоде работает VT2 – см. ток I_kVT2.

В трансформаторе (в первичной обмотке) токи направлены навстречу друг другу (вычитаются), поэтому ток трансформатора будет определятся выражением I_тр= I_kVT1- I_kVT2.

Главное достоинство: высокий КПД.

I₀U₀ – для режима АВ

С учетом того, что этот ток потребляют оба транзистора, то .

Для режима В -

КПД может быть больше 60 – 70%.

Недостаток: наличие трансформатора на выходе, так как трудно миньюатизировать усилитель и в нем возникают нелинейные искажения.

3. .Беcтрансформаторные двухтактные усилители.

а) Принцип работы.

Недостаток: два источника питания.

б) Принцип работы усилителя с одним источником питания.

При положительной полуволне на входе протекает ток через транзистор VT1 и заряжает зарядную емкость.

При отрицательной полуволне работает транзистор VT2, ток через него протекает за счет разряда зарядной емкости.

в) Сложно на входе создать условия для работы рассмотренной схемы, поэтому чаще используют схему с разно полярными транзисторами. Идея та же сама.

R_б1, R_б2, R_б3 – сопротивления, которые определяют рабочие точки транзисторов и выполняют функции подачи разно фазных сигналов на транзистор. Для температурной стабилизации часто в качестве R_б2 используется терморезистор. За счет разнотипных, но комплементарных транзисторов упрощается схема формирования фазоинверсных сигналов. Для того, чтобы открылся VT2 (VT1) нужно приложить напряжение U_VT2 (U_VT1) (с учетом того, что по переменному току общий провод подключен к плюсовой шине). Для того, чтобы эти напряжения были одинаковы, т.е. чтобы одинаково открывались оба транзистора используется цепочка R₁, R₂, R₃, также выполняющие функции создания рабочей точки – режима АВ. Часто для температурной стабилизации используют R_б2. Данная схема не требует фазоинверсного каскада, т.к. ее функцию выполняют входные RC-цепи.

г) (Без фазоинверсного каскада и управлением однофазным напряжением) Пример схемы беcтрансформаторного каскада на VT2,VT3 и фазоинверсным каскадом на VT1 .

VT1 – резисторный каскад с гальванической (непосредственной) связью с выходным каскадом.

Транзисторы выходного каскада VT2 и VT3 включены по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Выходные токи в нагрузке суммируются (вычитаются). Через источник питания протекает переменная составляющая, поэтому схема с общим коллектором. Транзисторы работают в режиме АВ. Напряжение смещения 2U_бэ0 между базами VT2 и VT3. Температурная стабилизация осуществляется с помощью диода VD.

д) Примеры фазоинверсных каскадов.

1) Трансформаторный фазоинверсный каскад (см. выше).

2) Фазоинверсный каскад с разделенной нагрузкой.

На коллекторе транзистора фаза сигнала противофазна входному сигналу на эмиттере в фазе (как у ЭП)

Для выхода 1 схема является эмитерным повторителем, для выхода 2- схема с ОЭ, обычный RC каскад.

(эмиттера) – т.к. это эмиттерный повторитель (с ООС)

(коллектора ) – т.к. это схема с ОЭ.

Эту разницу нужно учитывать на входах транзисторов выходного двухтактного каскада.

U_вых2 -сигнал в противофазе.

U_вых1 -сигнал в фазе.

Для того, чтобы уменьшить U_вых2 (сравнять его с U_вых1 по фазе) величину R_к делают несколько меньше R_э.Видим, что здесь есть большая отрицательная обратная связь, следовательно, схема имеет небольшие линейные искажения.