Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 23

Рис. 7.2. Положение ИРТ при работе усилителя в классах А, В и АВ и осциллограммы

тока базы, тока коллектора и выходного напряжения в режиме класса А

В простейшем случае сопротивление нагрузки усилителя класса А включается последовательно в цепь коллектора выходного транзистора VT, рис. 7.3. При синусоидальном входном сигнале ток, протекающий через сопротивление нагрузки усилителя класса А, содержит постоянную и синусоидальную составляющие:

.               (7.1)

Мощность, выделяющаяся в сопротивлении нагрузки, будет иметь  также две составляющие:

                                                            (7.2)

Первое слагаемое в формуле (7.2) является постоянной составляющей и не создает полезной мощности. Второе слагаемое, напротив, представляет полезную мощность. Нетрудно показать, что средняя мощность, отбираемая от источника питания Р_ип равна:                       

.                                              (7.3)

Мощность P_VT, рассеиваемая в транзисторе,  представляет собой разность между Р_ип и полезной мощностью:                

.                                         (7.4)

Из (7.4) видно, что мощность, рассеиваемая транзистором, максимальна в отсутствии полезного сигнала.

Кпд усилителя представляет собой отношение полезной мощности, отдаваемой в нагрузку, к мощности, потребляемой от источника питания.  Поскольку амплитуда полезного сигнала U_m не может быть больше U_п/2, то значение кпд для данного класса усилителя равно: η ≤ 25%. Включение сопротивления нагрузки через согласующий трансформатор позволяет удвоить кпд, но возникают проблемы, связанные с полосой пропускания усилителя и насыщения сердечника трансформатора.

Класс В.Для построения усилителя класса В используется комплементарная пара транзисторов – один n-p-n –, а другой p-n-p – типа, включенных в схему с общим коллектором. Оба транзистора должны иметь одинаковые коэффициенты усиления по току и близкие значения всех других параметров. Базы транзисторов в усилителе класса В смещены таким образом, что коллекторный ток обоих транзисторов равен нулю. В схеме, изображенной на рис. 7. 4, данное условие выполняется благодаря применению двух одинаковых источников питания U_п1 и U_п2 , создающих напряжения различной полярности относительно общей точки схемы. При таком питании входное напряжение, равное нулю, обеспечивает надежное запирание обоих транзисторов.

В процессе работы каждый из транзисторов половину периода заперт, а другую половину периода усиливает предназначенную для него полуволну входного сигнала. Транзистор  VT1  открыт, если  U_г > 0, а  VT2  открыт, когда U_г < 0. Если пренебречь напряжением U_бэ, то для эмиттерного повторителя на транзисторе VT1 справедливы следующие выражения:

;   и  .

Из данных выражений можно получить напряжение на нагрузке для положительной полуволны:

                                               .                                        (7.5)