1.2.3 Режим класса в
Этот режим работы может быть использован в радиочастотных усилителях мощности, к которым не предъявляются высокие требования по линейности, например, в портативных радиостанциях и передвижных средствах радиосвязи, базовых станциях, кроме тех, которые работают в диапазоне 900 МГц, и ЧМ радиовещательных передатчиках.
Усилители на биполярных транзисторах работают без смещения, а усилители на МОП транзисторах используются при очень незначительном смещении с током покоя 2-3% от значения тока в полной мощности. КПД коллекторной (стоковой) цепи составляет приблизительно 70% в диапазоне ОВЧ (УКВ), коэффициент усиления по мощности зависит от рабочей частоты. Применяется в усилителях мощности радиочастоты.
1.2.4 Режим класса с
Режим класса С не рекомендуется для биполярных транзисторов, т.к. сокращает их срок службы. Исключение может быть сделано для режима с незначительным запирающим смещением (не более 100 мВ), которое может быть образовано небольшим резистором между базой и эмиттером.
MOSFET транзисторы более терпимы к такому режиму и могут быть использованы при VGS=0, что вызывает некоторое снижение коэффициента усиления по мощности, что не является препятствием, т.к. в большинстве случаев коэффициент усиления достаточно высок. Главное преимущество этого режима – высокий КПД цепи стока. Применяется в усилителях мощности радиочастоты.
1.2.5 Режим класса e
В режиме D транзистор либо закрыт (находится в режиме отсечки), либо открыт (находится в режиме насыщения). Эволюция режима D, так называемый режим E. В отличие от режима D, в режиме Е при выключении транзитора ток через него уменьшается до того, как начнет нарастать коллекторное напряжение, в при включении транзистора напряжение на его коллекторе падает до нуля до того, как начнет нарастать ток. При работе в режиме класса Е и оптимальном выборе номиналов компонентов выходной согласующей цепи транзистора может быть достигнут КПД коллекторной цепи 85 %. Однако использование режима класса Е ограничивается диапазоном 60-70 МГц из-за значительного снижения КПД.
1.3 Анализ основных характеристик усилителей
Ниже проведен анализ основных параметров усилителей. На рисунке 2 представлен усилитель как «черный ящик».
Рис. 2 Усилитель мощности
Основные характеристики усилителя:
Коэффициент усиления:
Выражение коэффициента усиления представляет собой отношение напряжения (или мощности) на выходе усилителя к напряжению (мощности) на входе, это отношение представлено выражением 1:
. (1)
Чувствительность:
Определяется минимальным напряжением (мощностью) на входе усилителя, при котором обеспечивается заданное превышение полезного сигнала над шумами усилителя. Является обратно пропорциональной величиной коэффициента усиления:
. (2)
Коэффициент гармонических искажений:
Коэффициент гармонических искажений представляет собой величину, выражающую степень нелинейных искажений усилителя, равную отношению суммы мощностей высших гармоник сигнала, кроме первой, к мощности первой гармоники при воздействии на вход устройства синусоидального сигнала.
(3)
Интермодуляционные искажения:
При воздействии нескольких различных сигналов в нелинейных каскадах радиоприемного тракта возникают нелинейные искажения, называемые интермодуляционными. В частотном спектре с интермодуляционными искажениями содержатся комбинационные составляющие с частотами, являющимися суммой и разностью основных и гармонических входных сигналов.
Более подробно интермодуляционные искажения описаны в пункте 1.4.
Передаточная характеристика:
Передаточная характеристика представляет собой зависимость выходной мощности усилителя от входной. Описывается выражением следующего вида:
Pвых = f(Pвх). (4)
Рис. 3 Передаточная характеристика усилителя мощности
На рисунке 3 показана передаточная характеристика усилителя мощности. Видно, что идеальный усилитель имеет передаточную характеристику в виде прямой линии. Реальный усилитель имеет завал в области высоких входных напряжений. Все методы линеаризации направлены на повышение линейности передаточной характеристики усилителя мощности.