37. Классы усиления.
Класс усиления А
Режим работы транзисторного каскада при котором ток выходной цепи транзистора протекает в течении всего периода изменения напряжения входного сигнала. При этом выполняется условие:
ΔIк<Iкп Uсм>Uсигн
Рассеивающая мощность. Ркп=IкпUкп
Режим работы класса А используется в маломощных каскадах, для которых важен малый коэффициент нелинейных искажений, а КПД не играет значения.
8.2 Класс В
Режим работы транзисторного каскада при котором ток выходной цепи протекает только в течении половины периода изменения напряжения входного сигнала.
Он обеспечивается, когда Uсм=0
Iкп=Iк min≈0
Uкэп=Uп-Iк minRк≈Uпит
Мощность рассеивания на каскаде при условии что Uсм=0 , практически =0, т.к. транзистор находится в режиме отсечки.
Половина длительности каждого импульса выходного тока транзистора выраженная в радианах или градусах угла текущей фазы ωt называется углом отсечки θ
В режиме класса В угол отсечки θ=π/2=900
В режиме В оказывается сравнительно высоким КПД, однако появляются дополнительные линейные искажения
8.3 Режим С
При работе усилительного элемента в режиме С напряжение смещения таково что угол отсечки оказывается меньшим π/2 , при этом ток покоя равен нулю или весьма мал
Для режима С в пределе (при θ→0) характерны КПД≈100.
Он весьма широко используется в однотактных и двухтактных каскадах мощных усилителей радиочастоты, содержащих колебательные системы, эффективно фильтрующие высшие гармоники.
8.4 Загальні параметри та характеристики классів підсилення.
θ – угол отсечки
Вихідні характеристики і траекторія руху робочої точки
Рис. 1. Выходные хар-ки транзисторов. а)Биполярного б)Полевого
Линиями 1 и 2 показаны граници активной (управляемой) области характеристик. Вых характеристики бипол и Полев транзистора вомногом подобны за исключен наименований Iк, Iс, Uкэ, Uси, Iб,Uзи. Ptмах – предельно допустимая мощность по нагреву.
Работу усилительного устройства можно рассматривать как процесс управленения выходным током Iк или Iист, с помощью изменения Iб или Uз. Точка плоскости выходных или других ВАХ усилительного устройства, связывающая текущее значение токов и напряжений в каскаде, называется рабочей точкой. Рабочая точка соответствующая отсутствию сигнальных воздействий называется исходной рабочей точкой. Причём взаимосвязь между Iк и Uк должна быть не только причинно следственная но и линейной от входного тока и входного напряжения. Область ВАХ УУ где выполняется условие эквидистанции с приемлимой для заданной точности называется усилительной областью. Транзистор работает в усилительном режиме если раб. точка не соприкасается с линиями насыщения и отсечки(линия 2). Для биполярного транзистора оценку значения Uнач можно провести по формуле Uнач=Iк+rнас. Где r=dUкэ/dIк=(35)/Iк.нас. Напряжения, токи, а также цепи обеспечивающие положение ИРТ называют соответственно Uсм, Iсм, или цепями смещения, а токи и напряжения начальными. Таким образом область безопасной работы(ОБР) это область в пределах которой выполняется условие – Iвых<Iвых.мах; Uвых<Uвых.мах; P<Pмах.
При комплексной нагрузке наблюдаются фазовые сдвиги в результате чего рабочая точка в процессе усиления сигналов перемещается в плоскости выходной ВАХ транзистора не по линии, а поконтуру называемому траекторией движения рабочей точки. Конфигурация этой траектории зивисит от формы сигнала, его интенсивности, скорости изменения во времени, а также от степени отклонения линии нагрузки от линии резистивного сопротивления.
На рис приведена траектория движения рабочей точки для резистивно емкостной нагрузки (нагрузка из паралельно включённых Rн и Cн ).
При подачи прямоугольного импульса Iб получается таким, что рабочая точка проходит участки аб, бв, вг, га. Постоянное время установления τ =RнСн. Резистивная составляющая определяет нахождение точек а и б при комплексной нагрузке рабочая точка существенно отклоняется от нагрузочной характеристики, что может приводить к её выходу за пределы ОБР и перегрузки вых. Цепи по току и напряжению. В целях предотвращения выхода рабочей точки из ОБР и выхода транзистора из строя в цепь нагрузки часто включают элементы её защиты (диоды, стабилитроны, варисторы).
Нагрузочная характеристика. Траэктория движения рабочий точки.
Линия на плоскости выходных ВАХ по которым движется рабочая точка в процессе воздействия сигнала на вх. Усилительного устройства называется нагрузочной линией нагрузочной характеристикой.
Обычно нагрузочную характеристику на переменном токе рассматривают только как имеющую резистивный характер нагрузки.
При подключении Rн через трансформатор для постоянного тока Rн.пер>Rн.пост
На постоянном токе R пост имеет пренебрежительно малое сопротивление значит график R пост является вертикальной линией, а точка пересечения этой линии с ВАХ транзистора соответствующей значению Iб0 определяет значение ИРТ(исходная раб точка). Ход графика по переменному току Rн пер численно равен сопротивлению нагрузки перещитанному на сопротивление первичной обмотки. Rнпер=(W1/W2)2тр Rн где W1 и W2 – числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. тр – КПД трансформатора. Rн – нагрузка во вторичной обмотке трансформатора.
При комплексной нагрузке наблюдаются фазовые сдвиги в результате чего рабочая точка в процессе усиления сигналов перемещается в плоскости выходной ВАХ транзистора не по линии, а поконтуру называемому траекторией движения рабочей точки. Конфигурация этой траектории зивисит от формы сигнала, его интенсивности, скорости изменения во времени, а также от степени отклонения линии нагрузки от линии резистивного сопротивления.
На рис приведена траектория движения рабочей точки для резистивно емкостной нагрузки (нагрузка из паралельно включённых Rн и Cн ).
При подачи прямоугольного импульса Iб получается таким, что рабочая точка проходит участки аб, бв, вг, га. Постоянное время установления τ =RнСн. Резистивная составляющая определяет нахождение точек а и б при комплексной нагрузке рабочая точка существенно отклоняется от нагрузочной характеристики, что может приводить к её выходу за пределы ОБР и перегрузки вых. Цепи по току и напряжению. В целях предотвращения выхода рабочей точки из ОБР и выхода транзистора из строя в цепь нагрузки часто включают элементы её защиты (диоды, стабилитроны, варисторы).