электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 
Главная / Электронные приборы / Транзисторные усилители / Транзисторные усилители класса B и С

Транзисторные усилители класса B и С

В режиме класса В работают обычно двухтактные оконечные каскады усилителей низкой частоты. При этом обеспечивается работа схемы с высоким коэффициентом полезного действия и создается возможность получения больших выходных мощностей с высоким качеством воспроизведения.

 

На рис. 180 приведены принципиальная схема и график работы двухтактного транзисторного усилителя в режиме класса В.

В простейшем случае каждый транзистор мог бы работать в режиме нулевого смещения (без источника напряжения смещения Ес), так как напряжение сигнала от возбудителя на вход каждого транзистора двухтактного усилителя поступает в противофазе.

Рис. 180. Схема двухтактного транзисторного усилителя мощности в режиме класса 13 (а) и график его работы (б).

Поэтому входной сигнал поочередно отпирал бы то один, то другой транзистор. Однако вследствие нелинейности начального участка входной характеристики транзистора, представляющей собой зависимость входного тока транзистора от напряжения на входных электродах, при малых входных сигналах возникают значительные нелинейные искажения. Для уменьшения их в области малых сигналов рабочую точку смещают несколько вверх по характеристике, т. е., строго говоря, усилитель ставят в режим работы с углом отсечки, несколько большим 90°. Так как с увеличением тока коллектора падает коэффициент усиления транзистора по току, то амплитуда выходного сигнала ограничена точкой А динамической характеристики.

Пользуясь приведенным графиком и пренебрегая напряжением на коллекторе Uк.мин и током покоя коллектора Iк.п, можно написать следующие приближенные равенства:

Uк.макс≈2Umк≈Uк.доп;                           (326)
Iк.макс≈ Imк≈Iк.доп                                (327)

Так как Umк≈E, то транзистор должен выдерживать пиковые напряжения, в 2 раза большие, чем напряжение источника питания £, которое, следовательно, не может быть больше половины максимально допустимого напряжения на коллекторе.

Максимальная колебательная мощность, выделяемая в коллекторной цепи двухтактного транзисторного усилителя, определяется по обычной формуле

Учитывая соотношения (326) и (327), получим

                                                (328)

т. е. мощность, выделяемая в нагрузке, в 2 раза больше, чем в схеме однотактного усилителя.

Мощность, потребляемая транзистором от источника питания,

                                                  (329)

Максимальный коэффициент полезного действия

                                                 (330)

Следовательно, на мощность рассеяния обоих транзисторов приходится около 25% мощности, потребляемой по постоянному току. Практически удается получить к. п. д. порядка 65—70%.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе каждого транзистора,

                                               (331)

Так как Р и Р0 зависят от величины входного сигнала, то очевидно, что и мощность Рк, рассеиваемая коллектором, тоже определяется уровнем входного сигнала.

Все записанные выше формулы справедливы только для случая полного возбуждения усилителя с неизменной амплитудой. В условиях практики транзисторный усилитель возбуждается сигналами, амплитуда которых меняется с течением времени (речь, музыка). Поэтому в приведенные формулы вводится коэффициент m, характеризующий изменения амплитуд тока и напряжения. Величина его может находиться в пределах от 0 до 1.

С учетом этого поправочного коэффициента амплитуды тока и напряжения будут равны

mIк.макс и mUк.макс≈ mЕ.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора

Максимальная величина Рк имеет место при m=2π.

Подставив это значение в последнее выражение, получим

Как видно, при данном напряжении источника питания Е сопротивление нагрузки Zк определяется максимально допустимой мощностью рассеяния на коллекторе транзистора. Умножив и разделив правую часть выражения для Рмакс на π2, получим

                         (332)

Таким образом, в режиме класса В при максимальном возбуждении каждый транзистор отдает нагрузке мощность, в 2,5 раза большую максимально допустимой мощности рассеяния на коллекторе.

В усилителях класса С ток в выходной цепи течет меньше половины периода входного сигнала. Усилительный каскад при отсутствии сигнала и при малых его значениях заперт. Поэтому в данном режиме усилитель потребляет от источника питания меньше энергии, чем в режиме класса В. Однако усилители класса С не могут воспроизводить весь период усиливаемого сигнала, что приводит к заметным его искажениям. Поэтому в усилителях гармонических сигналов, где требуется высокое качество усиления с малыми искажениями, режим класса С не применяется.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр