Режимы работы

Различают следующие основ­ные режимы работы УЭ: А, В, С и D.

Режим А.

При работе УЭ в режиме А его вы­ходной ток существует в течение всего периода усиливаемого сигнала, непрерывно изменяясь в соответствии с входным. Для снижения нели­нейных искажений точка покоя при работе УЭ в режиме А выбирается на возможно более линейном участке сквозной или проходной динами­ческой характеристики (как правило, в средней части). Сказанное ил­люстрируется с помощью временных диаграмм (рисунок 2.10). Существенным достоинством режима А является сравнительно ма­лые нелинейные искажения сигнала, однако энергетические показате­ли каскада оказываются невысокими.

Рисунок 2.10 – Работа усилительного каскада в режиме А

В режиме А КПД каскада η=P∼/P₀ оказы­вается небольшим, в предельном случае не превышающим 0.5.

Из-за указанных свойств режим А используется, как правило, в каскадах предварительного усиления, а также в оконечных и предоконечных каскадах с небольшой мощностью, когда применение двух­тактных схем для усиления еще не целесообразно.

Режим В и АВ.

При работе УЭ в режиме В его выходной ток суще­ствует в течение половины периода усиливаемого сигнала, в течение другой половины периода он равен нулю. При такой идеализации ток покоя в режиме В равен нулю, однако в реальном каскаде он имеет малое ко­нечное значение.

На рисунке 2.11, иллюстрирующем работу УЭ в режиме В. угол отсеч­ки θ, равен половине той части периода сигнала, в течение которой существует выходной ток.

Рисунок 2.11– Работа усилительного каскада в режиме В

Рисунок 2.12 – Работа усилительного каскада в режиме АВ

Как следует из диаграмм, в идеализированном случае θ = 90°, в реальном каскаде θ>90° и реализуется как бы промежуточный режим работы УЭ между идеализированным режимом В и режимом А. Такой режим работы УЭ иногда называют режимом АВ (рисунок 2.12)

При работе каскада в режиме В его КПД получается значительно более высоким, чем при работе в режиме А (при равных амплитудах первой гармоники выходного тока). При полном использовании выходного тока предельное значение КПД кас­када в режиме В равно 78,5 %, т. е. в 1,57 раз выше, чем в режиме А.

Значительным недостатком режима В является высокий уровень гармонических составляющих. если учитывать только вторую и чет­вертую гармоники выходного тока, то . Такие высокие нелинейные искажения сигнала не позволяют использо­вать режим В в однотактных каскадах гармонических усилителей.

Режим С.

Угол отсечки выходного тока УЭ, работающего в режиме С, менее 90°, что обеспечивается выбором точки покоя на оси абсцисс левее точки пересечения с ней спрямленной сквозной динамической характеристики (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Работа усилительного каскада в режиме С

Характерным для режима С является то, что при отсутствии сигнала, а также при малом его уровне выходной ток УЭ равен нулю. Нелинейные искажения сиг­нала в усилителях, работающих в режиме С, еще более высокие. Поэтому режим С применяется лишь в резонансных усилителях.

Преимуществом режима С по сравнению с режимами А и В является более высокая экономичность, так как амплитуда первой гармоники выходного тока значительно больше по сравнению с его средним значе­нием. Из-за высокого КПД такой режим работы УЭ используется в мощных усилителях, нагрузкой которых являются избирательные цепи, осуществляющие эффективное подавление высших гармоник.

Одним из недостатков усилителей, работающих в режимах А, В и С, является уменьшение КПД с уменьшением амплитуды усили­ваемого сигнала. Поэтому изменение в широких пределах амплитуды сигнала при усилении приводит к снижению среднего значения КПД в несколько раз по сравнению с его максимально возможным значением. Этот недостаток может быть почти устранен в усилителях, работающих в режиме D.

Режим D.

В усилительных каскадах с режимом D УЭ работает в ключевом ре­жиме, т. е. находится либо в закрытом, либо в открытом состоянии. Закрытое состояние УЭ характеризуется тем, что напряжение между его выходными электродами максимально и близко к напряжению ис­точника питания. В открытом состоянии ток через УЭ максимален, а выходное напряжение близко к нулю. При ключевом режиме работы потери энергии внутри УЭ очень малы, что дает возможность реализо­вать КПД, близкий единице.

Режим D широко используется в устройствах для усиления прямо­угольных импульсов произвольной длительности и скважности, когда уровень импульсов на выходе устройства может не зависеть от их уров­ня на входе. Такие усилители применяются в электронно-вычислитель­ных машинах, а также в различных устройствах управления и регули­рования.

Дата добавления: 2014-11-16