8.5. Класс усиления с

В классе усиления С рабочая точка выбирается из условия , то есть напряжение на коллекторе равно напряжению источника питания, транзистор закрыт. Для перевода усилителя в класс С необходимо переключитьRсм от источника питания на общий провод (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Схема усилителя ОЭ, работающего в классе С

Усиление происходит с отсечкой тока, угол отсечки составляет = 60⁰. Форма выходного сигнала представляет собой одну треть периода синусоиды входного сигнала. Проведём анализ работы усилителя (рис. 8.7).

Выберем рабочую точку О_С, в которойВ,I_К00 мА. Рабочая точка на входной характеристике расположена в точке начала координатВ, I_Б00 мА.

Проведём построения синусоид входного и выходного сигнала. В результате построений получим U_m.вх= 0,63 В,U_m.вых= 11 В, амплитуды токов на входеI_m.вх= 0,68 мА и на выходеI_m.вх= 38 мА.

Рис. 8.7. Графический анализ работы усилителя в классе усиления С

Рассчитаем коэффициенты передачи усилителя:

по напряжению; по току;

по мощности К_Р=К_UК_I= 17,556 = 978.

Коэффициент полезного действия усилителя класса С достигает 97%, однако выходной сигнал сильно искажён. Класс С применяется для усиления сигналов высокой частоты, когда нагрузкой коллекторной цепи служит колебательный контур.

8.6. Класс усиленияD(ключевой режим работы транзистора)

Схема усилителя ОЭ, работающего в классе усиления D, представлена на рис. 8.8, а, временная диаграмма работы – на рис. 8.8, б.

Транзистор при работе в классе Dможно представить как ключ, коммутирующий цепь нагрузки под воздействием импульсов входного сигнала. Когда входного сигнала нет (U_ВХ=U_БЭ= 0), транзистор закрыт (находится в режиме отсечки). При появлении входного сигнала (для транзистора структурыp-n-pимпульс отрицательной полярности) сначала открывается переход база-эмиттер, начинается инжекция дырок из эмиттера в базу, и только через некоторое время дырки достигают коллектора. Поэтому ток коллектора появляется с запаздыванием на времяt_з– время задержки, которое определяется временем пролёта носителей зарядов через область базы. Затем за время нарастанияt_нток коллектора увеличивается до установившегося значения. Полное время включения транзисторного ключа – переход от режима отсечки в режим насыщения – составляетt_вкл=t_з+t_н. Для уменьшения времени включения токI_б.вклвыбирают больше необходимого для насыщения транзистораI_б.нас.

а)

б)

Рис. 8.8. Усилитель ОЭ, работающий в классе усиления D:

а – схема; б – временная диаграмма работы

При выключении надо перевести транзистор из режима насыщения в отсечку. Для этого на вход подают противоположную полярность входного напряжения. В течение времени t_расспроисходит рассасывание избыточного заряда не основных носителей в области базы. Транзистор при этом остаётся открытым. Затем за время спаданияt_спток коллектора уменьшается до нуля из-за разряда динамической ёмкости насыщенного коллекторного перехода. Полное время выключения транзисторного ключа составляетt_выкл=t_расс+t_сп. Чем больше будет ток базыI_б.выкл, тем быстрее можно закрыть транзистор. Однако увеличивать токиI_б.вклиI_б.выклслишком сильно нельзя, так как это может привести к перегреву базы и выходу транзистора из строя.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются режимы усиления тока, напряжения и мощности при работе транзистора в режиме нагрузки? Нарисуйте схему однокаскадного транзисторного усилителя и поясните назначение элементов схемы.

2. Как устанавливается рабочая точка класса А? Перечислите преимущества и недостатки усилителя, работающего в классе А.

3. Перечислите преимущества и недостатки усилителя, работающего в классе В. Как получить в нагрузке синусоидальный сигнал?

4. Сравните параметры усилителей, работающих в разных классах усиления. Чем объяснить изменение коэффициентов передачи по току, напряжению и мощности?