Режими роботи каскаду за постійним струмом

Режим спокою (режим роботи за постійним струмом) характеризує клас роботи підсилюючого каскаду. Ним визначаються призначення, к.к.д, величина нелінійних спотворень (ступень порушення пропорційності вхідного і вихідного сигналів) та інші параметри каскаду.

Найбільш широко застосовують чотири класи, які називають – А, В, С, D.

Режимом класу А називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує на протязі всього періоду сигналу.

При роботі підсилювача у режимі класу А точку спокою Р, якій відповідають струми І_ОК, І_ОБ, напруга U_ОК, вибирають посередині вихідної динамічної характеристики за постійним струмом, як показано на рис.48,а (транзистор увімкнений за схемою з СЕ). Це досягається подачею відповідного струму, або напруги зміщення у вхідне коло.

 

а)                                                               б)

Рисунок 48 – Вихідна динамічна характеристика підсилювача в режимах классу:

а) А; б) В і С

а₁б₁ – ділянка активного режиму роботи транзистора, де нелінійні спотворення мінімальні.

Малий к.к.д. є основним недоліком режиму класа А (η=0,25…0,3), бо в режимі спокою споживається значна потужність. Тому клас А застосовують переважно у каскадах попереднього підсилення.

Режимом класу В називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує на протязі примірно половини періоду сигналу.

Якщо підсилювач працює у режимі класу В, точка спокою вибирається на межі між активним режимом та режимом відсічки: її положення приблизно відповідає точці а₁ на рис.8,б, для цього у вхідне коло вводять зміщення необхідної величини.

При роботі ПЕ в режимі В його вихідний струм існує протягом половини періоду підсилюваного сигналу, протягом іншої половини періоду він рівний нулю (для випадку, що ідеалізується), тобто струм спокою у реальному каскаді має мале кінцеве значення.

 При роботі ПЕ з відсічкою вихідного струму зручно ввести кут відсічки θ, рівний половині тієї частини періоду сигналу, протягом якої існує вихідний струм, в ідеальному каскаді θ = π/2, а реальному каскаді θ > π/2. (цей режим для реального каскаду називають режимом класу АВ – проміжний між А і В).

В цьому режимі нелінійні спотворення великі, а к.к.д. більший ніж у режимі класу А (η=0,6…0,7).

Основна перевага режиму В є мале споживання енергії джерела живлення.

Недоліком є те, що ПЕ напівперіода закритий і, отже, підсилює тільки один напівперіод вхідного сигналу, використовується тільки в двотактних схемах.

Режимом класу С називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує менше половини періоду сигналу.

При роботі підсилювача в режимі класу С точка спокою лежить на ділянці відсікання а₁а (рис.48,б). У цьому разі θ < π/2, η=0,85.

К.к.д. ще більше ніж у класі В, так як споживання енергії джерела живлення менше ніж в режимі класу В через відсутність струму спокою.

Класи В і С застосовують при побудові підсилювачів потужності, причому підсилення додатної та від'ємної півхвиль сигналу забезпечується у цьому разі окремими найпростішими каскадами, що являють собою єдиний каскад підсилення змінного струму.

Режимом класу D або ключовим режимомназивають такий режим, при якому ПЕ під час роботи знаходиться тільки в двох станах: або закритий і струм, який протікає через нього дорівнює нулю, або відкритий і падіння напруги між вихідними електродами близько до нуля.

При ключовому режимі роботи втрати енергії в ПЕ дуже малі і к.к.д. η ≈ 1.

Режим D використовується в пристроях для підсилення прямокутних імпульсів довільної тривалості і скважності та застосовуються в електронно-обчислювальних машинах, в пристроях керування і регулювання.