47. Понятие рабочей точки;
В усилит-м каскаде при отсутствии вх-го сигнала устанавл-ся пост-е значения токов и напряж-й, которые определяют статический режим работы (режим по постоянному току или режим покоя) транзистора.
Соответствующая режиму покоя точка на ВАХ тран-ра называется рабочей точкой.
Нах-ся рабочая точка на нагрузочной прямой, которая в свою очередь является мн-вом возможных мгновенных значений режима тр-ра при всех возможных изменениях входного сигнала. Эта прямая зависит от сопротивления в выходной цепи.
48. Способы задания рабочей точки;
Существует 2 способа задания режима по постоянному току:
– фиксированным током базы;
– фиксированным напряжением база-эмиттер.
С
хема
с фиксированным током базы
Не учит-ся изм-е Iкбо тр-ра от температуры. Схема с фиксированным током базы может быть исп-на для работы в диапазоне изм-я температур, не превышающем 10…20 С.
Ток Iбо не зав-т от параметров тр-ра, а точка покоя в вых-й цепи (Iко, Uкэо) может оказаться или в области насыщения или вблизи границы режима отсечки.
С
хема
с фиксированным напряжением база-эмиттер
Режим покоя обеспеч-ся фиксир-м напряж-м на базе Uбэо тр-ра с помощью ист-ка питания и делителя из резисторов R1 и R2-- Uбэо не зав-т от параметров тр-ра
С увел-м температуры токи Iбэо и Iбо изм-ся практич-ки одинаково, что приводит к увел-ю Iко. Точка покоя перемещ-ся в сторону режима насыщения.
49. Способы стабилизации рабочей точки;
Для обесп-я температ-й стабилизации усил-х каскадов исп-т обратные связи по постоянному току или постоянному напряж-ю, которые снижают действие дестабилизир-х температурных факторов.
Схема с коллекторной стабилизацией
При повыш-и температуры Iк увел, а Uкэо уменьш. Это приводит к уменьш-ю потенциала базы, а след-но, к уменьш-ю тока базы Iб и коллект-го тока Iко, который стремится к своему первонач значению. Т обр, это приводит к сущ-му ослабл-ю влияния температуры на хар-ки усил-го каскада.
Схема с эмиттерной стабилизацией
П
овыш
Т увел ток Iко,
что приводит к увел
.
Увел падение напряж-я на Rэ;
потенциал эмиттера увел, а Uбэо
уменьш.
Это приводит к уменьш напряж-я на ЭП, что вызывает уменьш базового тока Iбо. В результате чего Iко так же уменьш, стремясь возвратиться к своему первонач-му значению.
В ведение резистора Rэ при отсутствии конденсатора Сэ изм-ет работу усил-го каскада не только в режиме покоя, но и при наличии входного сигнала.
50. Основные режимы работы усилительных каскадов;
В
зависимости от значений протекающего
постоянного
тока и падения
напряжения на переходах
транзистора, а также амплитуды
входного сигнала
существуют следующие основные режимы
работы усилительного каскада:
–
режим класса А; В;
АВ; С; D;
В режиме класса А положение рабочей точки на выходной ВАХ выбирается т обр, чтобы она не заходила в нелинейную (начальную) область коллекторных хар-к и в область отсечки Iк.
На входной ВАХ рабочая точка выбирается так, чтобы входной сигнал полностью помещался на линейном участке, а значение тока покоя располаг-сь на середине этого линейного участка.
Амплитуды переменных составляющих вх-го и вых-го токов не могут превышать токи покоя.
Т
к
такой режим обусловлен работой тр-ра
на практически линейных участках своих
ВАХ, это обуславливает мин нелинейные
искажения сигнала - .
НО тк при работе тр-ра через его переходы протекают большие постоянные составляющие токов, такой режим хар-ется малым КПД (меньше 40 %).
Режим класса А примен-ся в тех случаях, когда необх-ы мин-ные нелинейные искажения, а полезная мощность и КПД не являются реш-ми (каскады предварит-го усил-я и маломощные вых-ые каскады)
В режиме класса В полож-е раб точки на ВАХ выбир-ся т обр, чтобы ток покоя был равен нулю.
Т
р-р
в этом случае открыт лишь в течение 1/2
периода вх-го сигнала и вых-й ток имеет
форму импульса с углом отсечки
=90°.(Углом
отсечки
называют 1/2 времени периода вх-го
сигнала, в течение которой тр-тор открыт
и через него протекает ток).
И
з-за
нелинейности нач-х участков хар-к тр-ров
форма вых-го тока (особенно при малых
его значениях) сущ отлич-ся от формы
вх-го тока, в связи с этим такой режим
хар-ся большими нелинейными искажениями
сигнала - .
Небольшая мощность, потребляемая каскадом, позволяет получить высокое КПД ус-ля (60…70 %).
Режим класса В используется преимущественно в мощных двухтактных каскадах усиления, в чистом виде его используют сравнительно редко.
Ч
аще
в качестве рабочего режима используют
промежуточный режим АВ.
Режим
класса АВ
исп-ся для уменьш нелин-х искаж-й усил-го
сигнала, которые возникают из-за
нелинейных нач участков ВАХ тр-ров. При
отсутствии вх-го усил-го сигнала в
режиме покоя тр-р немного приоткрыт и
через него протекает ток, равный 5…15 %
макс тока при заданном входном сигнале.
Угол отсечки несколько больше
и достигает 120…130°.
При
работе двухтактных каскадов в режиме
АВ происходит перекрытие положит-й и
отрицат-й полуволн тока плеч двухтактного
каскада, что приводит к компенсации
искажений (
),
полученных за счет нелинейности нач
участков ВАХ тр-ра. КПД каскадов,
работающих в режиме АВ, выше, чем каскадов
в классе А, но меньше чем в классе В за
счет наличия малого входного тока покоя
Iбо.
В
режиме класса С
полож-е раб точки на ВАХ выбир-ся т обр,
чтобы ток через тр-р протекал в течение
времени меньшего 1/2 длит-ти вх-го сигнала.
Выходной ток при этом имеет форму импульса с углом отсечки < 90°, а ток покоя равен нулю.
В связи с большими нелинейными искажениями такой режим не используется в усилителях звукового диапазона частот, а используется в мощных двухтактных каскадах усилителей мощности радиочастот, нагруженных на резонансный контур и обеспечивающих в нагрузке ток 1й гармоники.
В режиме класса D тр-р находится только в двух состояниях:
– закрытое;
– открытое.
В закрытом состоянии через тр-р протекает небольшой обратный ток, его электрическое сопротивление велико, падение напряжения на нем примерно равно напряжению источника питания.
В открытом состоянии через тр-р протекает большой ток, его электрическое сопротивление очень мало, падение напряжения на нем также мало. В связи с этим потери в транзисторе в таком режиме ничтожно малы и КПД каскада приближается к 100 %.