Материал: 832

25

подключен к выходу предыдущего. Так, усилитель, предназначенный для воспроизведения звукового сигнала в телевизоре или радиоприемнике, содержит несколько каскадов предварительного усиления и выходной каскад. Выходной каскад служит для полу-

чения в нагрузке необходимой мощности сигнала Pн Iвых2 Rн

Uвых2 /Rн (здесь Iвых и Uвых – действующие значения тока и напряжения). Его часто называют усилителем мощности. Он работает в режиме большого сигнала и его расчет ведут графоаналитическим методом с использованием вольт-амперных характеристик применяемых усилительных элементов (биполярных или полевых транзисторов). Важное значение имеют определение ко-

мощность, потребляемая каскадом от источника питания), оценка нелинейных искажений, обеспечение приемлемого теплового режима.

Каскады предварительного усиления служат для усиления сигнала по напряжению до величины, достаточной для раскачки выходного каскада, и работают в режиме малого сигнала. Для их анализа и расчета используют аналитические методы, основанные на применении эквивалентных схем и малосигнальных параметров транзистора в выбранной рабочей точке.

Способы соединения (связи) каскадов зависят от вида многокаскадного усилителя. Так, в УПТ используется только непосредственная (гальваническая) связь каскадов. В усилителях переменного тока (УНЧ, УВЧ) используется также емкостная и трансформаторная связь, передающие только переменную составляющую сигнала.

1.9 Классы усиления

Понятия рабочей точки, режимов и классов работы уси-

лительного элемента. Транзистор как нелинейный элемент (НЭ) в составе усилительной цепи всегда устанавливается в необходимый режим работы. Понятие режима работы связано с двумя его основными показателями: расположением рабочей точки на

Положение рабочей точки может быть задано либо приложением напряжения смещения U0, либо фиксацией постоянной величины тока I0. В любом случае задание одной из координат U0 или I0 однозначно определяет положение рабочей точки на ВАХ НЭ. Режим, в котором НЭ работает при неизменном положении рабо-

чей точки, носит название статического или режима постоян-

ного тока. Положение рабочей точки на ВАХ можно изменять, управляя одной из ее координат U0 или I0. Изменение положения рабочей точки возможно с помощью некоторого управляющего устройства или по воле оператора. В любом случае при включении источника питания нелинейный элемент устанавливается в статический режим, когда все электрические величины во времени не меняются.

Однако нелинейные элементы предназначены для преобразования сигналов, поэтому в реальном устройстве относительно рабочей точки действует некоторый сигнал, представленный изменениями напряжения или тока. На рис. 1.5 показано, как приложение некоторого гармонического напряжения u(t) относительно рабочей точки U0 перемещает последнюю по ВАХ в пределах между положениями 1 и 2, вызывая при этом негармонический ток i(t) в силу нелинейности ВАХ. Данный режим носит название дина-

мического или режима переменного тока.

Приложенный к нелинейному элементу сигнал может иметь разную величину. Если размах сигнала мал в сравнении с протяженностью ВАХ (рис. 1.6, а), то такой динамический режим

27

носит название режима малого сигнала. Когда размах сигнала соизмерим с протяженностью ВАХ или превышает ее, говорят, что нелинейный элемент работает в режиме большого сигнала (рис. 1.6, б). Кроме того, в практике радиотехнических устройств широко пользуются понятием класса режима работы. Различают несколько таких классов. Приведенные ниже иллюстрации

лен на рисунке 1.7, а. Рабочая точка В находится у нижнего сгиба ВАХ, и воздействие так велико, что ток представляет собой последовательность «полуволновых» импульсов, характерную тем, что ток через нелинейный элемент протекает в течение половины периода сигнала.

28

нейшем увеличении размаха сигнала нелинейный элемент рабо-

тает в режиме класса «D».

Два последних режима характерны тем, что ток через нелинейный элемент носит импульсный характер и протекает в течение времени, меньшего половины периода приложенного сигнала. В практике построения транзисторных усилительных каскадов используются режимы классов «А» и «В». Режим «С» выбирают в умножителях частоты и автогенераторах.