2.3.3. Понятие о классах усиления усилительных каскадов

В зависимости от значения и знака напряжения смещения и напряжения сигнала в схеме транзисторного каскада возможно несколько принципиально различных режимов его работы, называемых классами усиления. Для обозначения различных классов усиления используются прописные латинские буквы. Рассмотрим их подробнее.

2.3.3.1. Класс усиления а

Режим работы транзисторного каскада, при котором ток в выходной цепи транзистора протекает в течение всего периода изменения напряжения входного сигнала, называется режимом усиления класса А. Характерной чертой этого режима является выполнение условия , для обеспечения которого напряжение должно быть положительным и превосходить максимальную амплитуду напряжения .

Максимальная амплитуда выходного сигнала в данном режиме может достигать значения близкого к . Для этого необходимо чтобы или .

Используя характеристики каскада, приведенные на рис. 2.3.2 можно легко найти напряжение и допустимый диапазон изменения входного сигнала, обеспечивающие получение максимальной амплитуды выходного сигнала при условии минимальных его искажений. Последнее является характерной чертой класса усиления А. Для этого по характеристике на рис. 2.3.2, а находят ток базы, соответствующий началу линейного участка входной характеристики транзистора. По выходным характеристикам транзистора рис. 2.3.2,б или, используя соотношение (2.3.3), определяют коллекторный ток транзистора и его напряжение , соответствующие найденному току базы ( и ) По этим же характеристикам определяют максимальный коллекторный ток транзистора, соответствующий границе его активного режима работы и режима насыщения (точка Н_с пересечения нагрузочной прямой с характеристикой ). Искомый ток покоя коллектора будет равен полусумме найденных значений:

, (2.3.10)

а максимальная амплитуда выходного тока - полуразности этих значений:

. (2.3.11)

По найденным значениям и для известного значения находят , , , .

Таким образом, класс усиления А имеет место при выборе точки покоя П в средней части нагрузочной характеристики выходной цепи транзистора (рис. 2.3.2,в). Этот режим характерен тем, что форма выходного сигнала повторяет форму входного сигнала за счет работы транзистора в активной области без захода в области насыщения и отсечки. При этом транзистор, как видно из рисунка, работает в линейной области, что объясняет минимальное нелинейное искажение усиливаемого сигнала. В то же время работа усилителя в классе А характеризуется .низким КПД, который теоретически не может превышать 0,5, что объясняется постоянным током в цепи R_к вне зависимости от наличия или отсутствия входного сигнала , в результате чего в транзисторе рассеивается мощность . В связи с этим класс усиления А используют лишь в маломощных каскадах (предварительных усилителях), для которых, как правило, важен малый коэффициент нелинейных искажений усиливаемого сигнала, значение КПД не играет решающей роли.