Режимы работы усилителей

В усилителях различают положительную и отрицательную обратные связи. При положительной обратной связи (ПОС) сигнал с выхода поступает на вход в фазе с колебаниями входного сигнала. ПОС используют в автогенераторах. При отрицательной обратной связи (ООС) колебания с выхода на вход поступают в противофазе с входным сигналом. ООС способствует улучшению качественных показателей усилителя.

Различают несколько режимов работы усилительных элементов: режимы классов А, В, С, и D.
При работе усилительного элемента в режиме класса А ток в выходной цепи существует в течение всего периода сигнала ( 1.37, а), в режиме класса В — в течение примерно половины периода сигнала ( 1.37, б), а в режиме класса С — в течение времени, меньшем половины периода выходного сигнала. В режиме класса D, или ключевом режиме, усилительный элемент находится в двух состояниях: закрытом или открытом.

Широкое распространение получили усилители на полевых (униполярных) транзисторах, в которых проводимость между двумя электродами (истоком и и стоком с) изменяется управляющим электрическим полем. Это поле создается напряжением, приложенным между управляющим электродом (затвором з) и истоком и ( 1.38). Полевые транзисторы подразделяются на два класса: транзисторы с затвором в виде p-n-перехода (ПТ) и транзисторы со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-транзисто-ры), иногда их называют МОП-транзисторы (металл-окисел-полупроводник). По аналогии с биполярными транзисторами полевые транзисторы в усилительных каскадах включают тремя способами: с общим истоком ОИ ( 1.38, а) аналогично схеме на биполярных транзисторах с общим эмиттером, с общим стоком ОС ( 1.38, б) и эмиттерный повторитель, с общим затвором ОЗ ( 1.38, в), как с общей базой.
Устройства, создающие периодические электрические колебания без внешнего воздействия, называют генераторами с самовозбуждением, или автогенераторами. Они преобразуют энергию источника питания в энергию незатухающих колебаний.
Электронный автогенератор ( 1.39) содержит: колебательную систему LKCK (в которой возбуждаются незатухающие колебания), элемент обратной связи Lc (с помощью которого возбуждающее переменное напряжение с выходной цепи автогенератора подается во входную), источника электроэнергии Е и транзистора Т (который преобразует энергию источника постоянного тока в электрические колебания).

При включении источников питания в коллекторной цепи транзистора Т появляется ток. который заряжает конденсатор Ск. После заряда конденсатор начинает разряжаться на катушку LK. В контуре возникают свободные затухающие колебания. В катушке обратной связи Lc наводится э.д.с. В результате этого между эмиттером и базой будет переменное напряжение (напряжение обратной связи), вызывающее при определенных условиях пульсацию коллекторного тока с частотой колебаний в контуре. Этот ток восполняет потери энергии в контуре, создавая на нем усиленное транзистором переменное напряжение. При этом увеличивается напряжение на катушке связи Lc, что вызывает дальнейший рост амплитуды переменной составляющей коллекторного тока и т. д. В схеме устанавливается режим равновесия, в котором потери энергии в контуре компенсируются за счет энергии, поступающей из коллекторной цепи.

Для получения в контуре незатухающих колебаний необходимо, чтобы напряжение на базе изменялось в противофазе с напряжением на коллекторе. В этом случае колебания из коллекторной цепи будут поступать в контур в фазе и усиливать их (баланс фаз). Кроме того, должен быть выполнен баланс амплитуд правильным выбором значения коэффициента обратной связи р\ Этот коэффициент показывает, какая часть переменного напряжения контура Vк подается на базу в установившемся режиме автогенератора:

3= U6/UK = (/K где /к — амплитуда тока в контуре,
и — частота генерируемых колебаний,
М — коэффициент взаимоиндукции между катушками Lc и LK
За счет этого напряжения поддерживаются незатухающие колебания в контуре.

Статьи на близкие темы: