Усилительные каскады на биполярных транзисторах. Режимы работы усилительных каскадов

Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч. 1. – ст. 238

Схема с общей базой (ОБ)

Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Схема с общим эмиттером (ОЭ)

входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного . Каскад усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности. Нелинейные искажения сигнала больше, чем в схемах с общей базой или с общим коллектором. на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы.

Схема с общим коллектором (ОК)

Коэффициент усиления напряжения теоретически не может быть больше единицы. Так как выходное напряжение снимается с эмиттерной цепи транзистора, то фаза выходного напряжения соответствует фазе входного. ОК на выходе практически полностью повторяет входное напряжение. ОК обладает относительно высоким входным и низким выходным сопротивлениями.

Рабочей точкой транзистора называют точку пересечения динамической характеристики (нагрузочной прямой) с одной из статических вольт-амперных характеристик. Режим работы транзистора определяется начальным положением рабочей точки (при отсутствии входного переменного сигнала). Количественно режим работы усилителя характеризуется углом отсечки ϴ – половиной той части периода, в течение которого в выходной цепи транзистора протекает ток нагрузки. Угол отсечки выражают в градусах или радианах. Величина искажений в большой степени зависит от выбора начальной рабочей точки на линии нагрузки и от амплитуды входного сигнала. В зависимости от этого различают следующие основные режимы работы усилителя:

· режим класса A

Режим класса А характеризуется тем, что рабочая точка находится в середине линейного участка входной характеристики. Искажения сигнала минимальны. Однако КПД не больше 25% ввиду большого значения начального коллекторного тока. Применяется в маломощных усилительных каскадах.

· режим класса B

режим характеризуется тем, что его рабочая точка будет находится в зоне отсечки. КПД усилителя до 70 %, так как начальный коллекторный ток здесь значительно меньше. у усилителей класса В есть и существенный недостаток – большой уровень нелинейных искажений, вызванных повышенной нелинейностью усиления транзистора, когда он находится вблизи режима отсечки. обычно используют преимущественно в мощных двухтактных усилителях

· режим класса AB

Режиму усиления класса АВ соответствует режим работы усилительного каскада, при котором ток в выходной цепи протекает больше половины периода изменения напряжения входного сигнала. Этот режим используется для уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала, которые возникают из-за нелинейности начальных участков входных вольт-амперных характеристик транзисторов.

· режим класса C

В режиме класса С рабочая точка А располагается выше начальной точки характеристики передачи по току. Здесь ток коллекторной цепи протекает в течение времени, которое меньше половины периода входного сигнала, поэтому угол отсечки ϴ<90⁰. Поскольку больше половины рабочего времени транзистор закрыт (коллекторный ток равен нулю), мощность, потребляемая от источника питания, снижается, так что КПД каскада приближается к 100 %.

· режим класса D

Иначе этот режим называется ключевым режимом. В этом режиме рабочая точка может находиться только в двух возможных положениях: либо в зоне отсечки (транзистор заперт и его можно рассматривать как разомкнутый ключ), либо в зоне насыщения (транзистор полностью открыт и его можно рассматривать как замкнутый ключ). при работе в ключевом режиме линия нагрузки может на среднем своем участке выходить за пределы гиперболы допустимых мощностей, при условии, что переход транзистора из закрытого состояния в открытое и наоборот производится достаточно быстро.

Поиск по сайту: