Классы работы усилителя

Как уже отмечалось, усилители могут работать в режимах следующих классов работы: режим класса А , B, АB, С и D.

Наиболее распространёнными режимами работы являются режимы классов А и Б. Отличительными особенностями режимов работы является выбор рабочей точки на выходной характеристике УЭ. Он определяет и режим работы входной цепи транзистора.

Режим класса А.Рабочая точка А выбираетсяв середине активного участка выходной характеристики транзистора, I_К=f(U_КЭ). Следовательно,, при работе в этом режиме рабочая точка находится на середине линии нагрузочной прямой.

На рис 1.30 приведены эпюры напряжений и токов для схемы режима класса А,

Характеристикой режима класса А является угол отсечки Θ – это половина части периода (в градусах или радианах), в течение которого ток коллектора I_К≠0. Режим класса А обычно используется в усилителях напряжения небольшой мощности.

Мощность, подводимая от источника питания U_п, равна площади прямоугольника P₀:

P₀=I_КрU_КЭр. (1.85)

В этом режиме амплитуда переменной составляющей коллекторного тока I_Кm ≤I_Кр, где I_Кр – ток покоя.

Площади треугольников А'О'А и АО"А" отражают мощность переменного тока на выходе усилителя Р_вых=0,5 I_КmU_Кm..

Выражение для КПД усилителя с учётом мощности одной полуволны имеет вид:

. (1.86)

Поскольку I_Кm ≤I_Кр и U_Кm ≤U_Кр, следовательно Р_вых<P₀.

Предельное значение КПД можно рассчитать из условий: I_Кm =I_Кр, U_Кm =U_Кр. Следовательно, η=0,5. Реальный КПД равен 30..50%.

Режим класса В.Рабочая точка В выбираетсяв нижнем участке нагрузочной прямой I_К=f(U_КЭ) (рис. 1.31). На рис 1.31 приведены эпюры напряжений и токов для схемы режима класса В,

В режиме класса В рабочая точка устанавливается в области режима отсечки работы транзистора. При этом ток базы минимален, а ток коллектора I_Кр равен обратному току коллектора I_К0, то есть I_Кр =- I_К0.

Следовательно, при наличии гармонического входного сигнала ток коллектора имеет вид полуволн синусоиды (рис.1.31).

Выражение для КПД усилителя с учётом мощности одной полуволны для режима класса В имеет вид (рис. 1.31.):

, (1.87)

где обычно , кроме того, U_Кm≈2U_Кср.

Тогда

. (1.88)

Следовательно, максимально достижимый КПД усилителя, работающего в режиме класса В составляет

. (1.89)

Угол отсечки усилителя составляет Θ=π/2 . Усилители, работающие в режиме класса В, используются обычно в двухтактных усилителях мощности выходных каскадов.