18.1)Режимы работы усилительных каскадов

Режим А.Это режим, при котором усилительный элемент работает только на линейном участке ВАХ. Прежде всего, именно этим фактом обусловлен смысл этого режима. Для того чтобы вывести транзистор (или лампу) на линейный участок работы, на его управляющий электрод подается такое постоянное напряжение, при котором рабочая точка смещается на середину линейного участка ВАХ. Это напряжение называютнапряжением смещения. У всех приборов характеристики несколько отличаются, поэтому и это напряжение тоже несколько отличается от прибора к прибору. Ток, протекающий в таком режиме через УЭ при отсутствии входного сигнала, называюттоком покоя. При подаче синусоидального сигнала на вход такого транзистора (или лампы), рабочая точка начинает смещаться относительно своего среднего значения (при заданном токе покоя) в зависимости от величины этого сигнала, то выше то ниже. В связи с этим и происходит изменение выходных характеристик, то есть УЭ начинает усиливать входящий сигнал. Здесь следует заметить важную деталь.Режим работы характеризуется нахождением рабочей точки усилительного элемента на ВАХ, а не величиной тока покоя, который может быть вполне произвольным, зависящим от характеристик УЭ, и поэтому не может быть критерием определения режима работы. Достоинства режима А – это малые искажения, которые при прочих равных условиях меньше чем у любых других режимов. Недостатки – малый КПД не более 25%.Режим В. Данный режим характеризуется работой с отсечкой при токе покоя равном нулю. Рабочая точка выбирается в самом начале ВАХ. В результате УЭ способен усилить только одну полуволну входного сигнала, в реальных схемах вторую полуволну сигнала усиливает второй УЭ, это так называемый двухтактный вариант усилителя (push-pull). Достоинства режима В – КПД значительно больший, чем у режима А, равный 65%. Недостаток этого режима неизбежная нелинейность при работе двухтактных схем, связанная с переходом усиления от одного плеча на другое, так называемые искажения типа «ступенька».Режим АВ. Данный режим является гибридом режима А и режима В, то есть в этом режиме рабочая точка УЭ несколько смещена в сторону линейного участка ВАХ. В результате ток покоя уже не равен нулю, как в режиме В, но имеет небольшое значение, много меньшее чем в режиме

18.2)Режимы работы усилительных каскадов

А. Так как этот режим работает тоже с отсечкой, то в реальных схемах используется только в двухтактных усилителях. Данный режим имеет множество разновидностей, связанных с выбором рабочей точки. Достоинства – КПД выше, чем у режима А, меньшие искажения, чем у режима В. Недостатки – искажения выше, чем у режима А, КПД меньше, чем у режима В. Данный режим самый распространенный на практике, потому что на современной элементной базе и схемотехнике имеет хорошие технические и в звуковом варианте акустические характеристики, при небольшом нагреве и потреблении энергии, в отличие от режима А.

Режим D. В этом режиме усилитель сначала преобразует сигнал в последовательность импульсов с постоянной амплитудой, постоянной частотой, но с длительностью импульса, изменяющейся в зависимости от мгновенного значения амплитуды входного сигнала. Такое преобразование называетсяширотноимпульсной модуляцией (ШИМ). Особенностью широтноимпульсной модуляции состоит в том, что после интегрирования (грубо говоря, нахождения среднего значения амплитуды этих импульсов) мы получим исходный сигнал. Импульсы с постоянной амплитудой намного легче усиливать, чем плавно меняющийся сигнал. Кроме этого, значительно повышается КПД такого усиления - просто потому, что ток покоявыходных транзисторов равен нулю. Поэтому импульсы сразу подаются на мощные ключи. Затем мощные ШИМ-модулированные импульсы поступают на фильтр, выполняющий интегрирование импульсов. На выходе фильтра оказывается усиленный входной сигнал. Достоинства такого метода - чрезвычайно высокий кпд, малые габариты усилителя. Недостатки - проблемы с интермодуляцией между полезным сигналом и тактовой частотой усилителя, а также повышенное содержание высокочастотных составляющих в выходном сигнале. Такие усилители более пригодны для недорогих и компактных УНЧ для наушников и для компактных и мощных узкополосных усилителей.