1 .4.1. Режимы работы усилительного элемента в схемах усилителей

Перед тем как подавать на вход усилителя сигнал, подлежащий усилению, необходимо обеспечить начальный режим работы (режим покоя или режим по постоянному току). Начальный режим работы транзистора (или усилителя) характеризуется постоянными токами выводов транзистора и напряжений между этими выводами.

Постоянные значения тока и напряжения определяют рабочую точку (РТ) на характеристиках транзистора. В зависимости от выбранного положения рабочей точки транзистора на входной характеристике различают три основных режима работы: режимы классов               А, В и АВ (см. рис. 1.5).

Рис. 1.5. Режимы работы транзистора в схеме усилителя

Режимы различаются по величине угла отсечки тока, протекающего через активный усилительный элемент при подаче на вход транзистора двухполярного сигнала. 

Углом отсечки называется половина времени за период, в течение которого протекает ток через усилительный элемент.

Режим класса А  характеризуется углом отсечки  180⁰. Это означает, что в режиме класса А ток через усилительный элемент протекает в течение всего периода переменного тока усиливаемого сигнала, т. е. без отсечки. В этом режиме рабочая точка выбирается на линейном участке входной характеристики транзистора (например, точка А на рис. 1.5). Амплитуда входного сигнала должна быть меньше напряжения на базе в рабочей точке, чтобы при работе усилителя рабочая точка не выходила за пределы линейного участка входной характеристики. В режиме класса А искажения сигнала минимальны, но коэффициент полезного действия не превышает               30 – 45%.

Режим класса В  характеризуется углом отсечки  90⁰. Это означает, что в режиме класса В ток через усилительный элемент протекает в течение половины периода переменного тока усиливаемого сигнала. В этом режиме искажения сигнала максимальны, но коэффициент полезного действия достигает 70 %. Режим класса В используется в основном в двухтактных усилителях мощности, когда в течение одной половины периода ток протекает через один транзистор, а в течение второй половины периода – через другой транзистор.  Режим класса  АВ занимает промежуточное положение между режимами классов А и В. Угол отсечки  120 – 130⁰, коэффициент полезного действия составляет 50 – 60 %. Этот режим также, как и режим класса В, применяется в выходных каскадах усилителей мощности и операционных усилителей.

    1.4.2. Схемы усилительных каскадов на биполярных  транзистор ах

Усилительные свойства каскадов зависят от способа включения транзистора в схему. Различают три основных типа усилительных каскадов на биполярных транзисторах: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).

Усилительный каскад с ОЭ

Основными элементами схемы усилителя (рис. 1.6, а) являются источник питания Е, транзистор VT и резистор Rк. Эти элементы образуют главную цепь усилительного каскада, в которой за счёт протекания коллекторного тока, управляемого по цепи базы, создаётся усиленное переменное напряжение на выходе схемы. При отсутствии входного сигнала (U_вх = 0) транзистор находится в режиме покоя (рис. 1.6, б). В этом режиме в цепи базы и коллектора транзистора протекают постоянные токи   и   и напряжение на коллекторе транзистора   также постоянно. Точка на выходных характеристиках транзистора, соответствующая току   и напряжению , является рабочей точкой транзистора. Ток покоя базы транзистора ,  работающего в режиме класса А, обеспечивается включением резистора .  В соответствии с законом Ома значение тока базы определяется следующим выражением:

                                                                                 (1.15) 

Из этого выражения, учитывая, что   определяем требуемое значение сопротивления :

                                                                   (1.16)                                                                                                                                                                        При известном значении , ток покоя коллектора    определяется по известному соотношению:    

Конденсаторы  и   большой емкости отделяют цепь постоянного тока (цепь питания) от цепи источника сигнала и цепи приемника с сопротивлением Rн. При этом сопротивления конденсаторов   для синусоидального тока должны быть  малы.

Рис. 1.6. Усилитель с ОЭ: