Выходные каскады усилителей
На семействе статических выходных характеристик транзистора (рис. 2.9, а) по точкам Ек и EK/RU, отложенным на осях координат, проводят нагрузочную прямую. Точки пересечения этой прямой с характеристиками, соответствующими разным токам базы /Б1,…, /Б/,…, 1Бп, определят ряд значений коллекторного тока /К1, …, /Kj, …, /к". На входной характеристике транзистора (рис. 2.9, б) находят ряд значений… Читать ещё >
Выходные каскады усилителей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Режимы работы выходных каскадов усилителей
Выходной каскад предназначен для отдачи заданной мощности в нагрузку, сопротивление которой тоже задано. Так как мощность поступает от источника питания усилителя через выходной каскад, его КПД должен быть высоким, иначе устройство будет неэкономичным, а габаритные размеры (поверхность охлаждения) раздутыми для отвода выделяющейся в каскаде теплоты. Если у входных каскадов нелинейность транзистора не оказывает влияния ввиду малости усиливаемых сигналов, то у выходных каскадов диапазон изменения сигнала большой, и нелинейность транзистора необходимо учитывать. С этой целью строят так называемую передаточную характеристику. Передаточная характеристика — это зависимость выходного тока каскада (тока коллектора или эмиттера) от входного напряжения. В ней учитываются нелинейность входной и выходной характеристик транзистора и изменения напряжения, падающего на самом транзисторе в зависимости от выходного тока.
На семействе статических выходных характеристик транзистора (рис. 2.9, а) по точкам Ек и EK/RU, отложенным на осях координат, проводят нагрузочную прямую. Точки пересечения этой прямой с характеристиками, соответствующими разным токам базы /Б1,…, /Б/,…, 1Бп, определят ряд значений коллекторного тока /К1, …, /Kj, …, /к". На входной характеристике транзистора (рис. 2.9, б) находят ряд значений напряжения [/БЭ1, [/БЭ/,…, /УБЭи, которые необходимо подать для получения соответствующих базовых токов. Наконец, по парам значений IKi и Uh3i строят передаточную характеристику каскада, которая связывает выходной параметр — ток на выходе каскада — с входным — напряжением сигнала на входе.
Рис. 2.9. Построение передаточной характеристики (в) по выходной (а) и входной (б) характеристикам.
Возможны различные варианты выбора рабочего участка этой характеристики. Рассмотрим их подробнее.
Режим, А — это режим, при котором исходная рабочая точка р (когда входной сигнал равен нулю) располагается примерно на середине линейного участка характеристики (рис. 2.10). В этом режиме в состоянии покоя через транзистор течет сравнительно большой постоянный ток IKpf а амплитуда переменной составляющей тока /Ктах меньше или равна этому току. При этом форма выходного сигнала повторяет форму входного и нелинейные искажения минимальны. Но КПД каскада составляет лишь 20—30%, потому что полезная мощность определяется только переменной составляющей выходного тока, а потребляемая каскадом мощность — суммой переменной /Ктах и постоянной 1Кр составляющих выходного тока.
Рис. 2.10. Режим А работы усилительного каскада.
Режим В — это режим, при котором исходная рабочая точка совпадает с началом координат, т. е. в состоянии покоя выходной ток равен нулю (рис. 2.11, а).
Рис. 2.11. Режимы работы усилительного каскада:
а — режим В; б — режим ЛВ
При подаче на вход синусоидального сигнала ток в выходной цепи протекает лишь в течение половины периода и имеет форму импульсов. КПД каскада в этом режиме достигает 60—70%, так как постоянная составляющая /к коллекторного тока (определяемая по заштрихованной площади как среднее за период значение тока) значительно меньше, чем в режиме А. Однако форма усиливаемого сигнала слишком искажена.
Режим АВ (рис. 2.11, б) занимает промежуточное положение. Такой режим позволяет уменьшить нелинейные искажения при применении двухтактных выходных каскадов.