Режими роботи вихідних каскадів ПНЧ

Перш ніж розглядати схемні особливості вихідних каскадів, зупинимося на характеристиці можливих режимів їхньої роботи.

Знайдемо графічну залежність вихідного струму транзистора від напруги на його вході I_вих = f (U_вх). Така залежність одержала назву прохідної динамічної характеристики транзистора.

а) – робочі точки на сімействі вихідних характеристик; б) - робочі точки на вхідній характеристиці; в) – прохідна характеристика

Рисунок 2.7

Розглянемо порядок її побудови для транзистора типу PNP, включеного за схемою із загальним емітером (рисунок 2.7). Для побудови цієї характеристики необхідно:

¾ на вихідній характеристиці транзистора по заданих величинах Eк. і Rк побудувати навантажувальну пряму АВ (рисунок 2.7, а);

¾ відзначити точки перетинання навантажувальної прямої зі статичними характеристиками (1, 2, 3 і т.д.) і знайти відповідним цим точкам величини вихідного струму (струму колектора) і вхідного струму (струму бази) (рисунок 2.7, а);

¾ перенести знайдені значення струму бази на вхідну статичну характеристику транзистора, зняту при Uке¹0 (звичайно Uке= 5 В) (рисунок 2.7, б);

¾ по осі абсцис графіка вхідної характеристики знайти значення вхідних напруг (U_Б), що відповідають кожному значенню струму бази (у крапках 1', 2', 3' і т.д.) (рисунок 2.7, б);

¾ кожному значенню напруги Uбе знайти відповідні значення струму Iк (відзначені раніше в сімействі вихідних характеристик) і побудувати графік залежності Iк = f (U_Б), т.ч. Iвих = f(Uвх) (рисунок 2.7, в).

Залежно від вибору робочої крапки на прохідній динамічній характеристиці транзистора розрізняють три основних режими роботи підсилювального каскаду: А, В и АВ.

Для роботи каскаду в режимі А на базу подається така напруга зсуву, щоб робоча крапка Р, що визначає вихідний стан схеми при відсутності вхідного сигналу, розташовувалася приблизно на середині прямолінійної ділянки характеристики (рисунок 2.8, а). У цьому режимі напруга зсуву U_бер по абсолютній величині завжди більше амплітуди вхідного сигналу (UбeР> Umвx), а струм спокою I_кр завжди більше амплітуди змінної складової вихідного струму (Iкр > Iкm). Тому в режимі А при подачі на вхід каскаду синусоїдальної напруги у вихідному ланцюзі буде протікати струм, що змінюється також за синусоїдальним законом. Це обумовлює мінімальні нелінійні перекручування сигналу. Однак цей режим є найменш економічним. Справа в тому, що корисною є лише потужність, виділювана у вихідному ланцюзі за рахунок змінної складової вихідного струму, а споживана потужність визначається значно більшою величиною постійної складової. Тому к. к. д підсилювального каскаду в режимі А становить лише 20—30 %. Звичайно в цьому режимі працюють каскади попереднього посилення або малопотужні вихідні каскади.

У режимі В (рисунок 2.8, б) робоча точка вибирається так, щоб струм спокою був дорівнює нулю. При подачі на вхід сигналу струм у вихідному ланцюзі каскаду протікає лише протягом половини періоду зміни напруги сигналу. У цьому випадку вихідний струм має форму імпульсів з кутом відсічення q= p/2 (кутом відсічення прийнято називати половину тієї частини періоду, протягом якого проходить струм). Режим В характеризується високим к. п. д. підсилювача (70—85 %), тому що постійна складова вихідного струму значно менше, ніж у режимі А. Однак режим В характеризується більшими нелінійними перекручуваннями сигналу, внаслідок чого цей режим використається головним чином у потужних двотактних каскадах.

Режим АВ є проміжним між режимами А и В (рисунок 2.8, в).