2.4.2 Транзисторный усилитель на сопротивлении

Рассмотрим усилитель, собранный по схеме ОБ (рис. 2.35,б). Он состоит из транзистора Т, источника коллекторного питания E_к, смещающего коллекторный переход в обратном направлении источника эмиттерного питания Е_э, смещающего эмиттерный пе­реход в прямом направлении, нагрузочного сопротивления R_к, включенного последовательно с транзистором и источником Е_к.

Во входящую цепь включен источник переменного напряже­ния, внутреннее сопротивление которого R_c.

Допустим, что ЭДС генератора е_г=0 и его сопротивление так­же равно нулю (R_г = 0). При этом через эмиттерный переход, смещенный, напряжением Еэ в прямом направлении, протекает ток эмиттера I_э (рис. 2.35,б), вызывающий постоянный ток в цепи коллектора I_крт (рт — рабочая точка).

Напряжение на коллекторе U_кб будет меньше напряжения ис­точника Е_к на величину падения напряжения на сопротивле­нии R_к.

Если ЭДС е_г меняется по синусоидальному закону, то при положительном полупериоде эмиттерный переход еще больше сместится в прямом направлении и ток I_э возрастет, что вызовет рост тока I_к, напряжение U_кб при этом уменьшается. При отрица­тельном полупериоде токи I_э и I_к уменьшаются, а напряжение U_кб растет. При работе на линейных участках транзистора сиг­нал на выходе не искажается и при соответствующем выборе ве­личины I_крт переменное напряжение на выходе U_вых может быть больше входного U_вх т. е. происходит усиление сигнала по на­пряжению.

2.4.3 Усилители мощности на триодах

Всякий усилитель увеличивает мощность подводимых к нему колебаний. Однако, несмотря на это, в зависимости от выполня­емых задач различают усилители напряжения и усилители мощ­ности. Параметры схемы усилителя напряжения выбираются из условия получения максимального коэффициента усиления по напряжению, а усилители мощности — из условия максимального усиления сигнала по мощности (тока и напряжения). Усилители мощности применяются в качестве выходного каскада многокас­кадной усилительной схемы, оконечного каскада в радиовеща­тельном приемнике, в радиотехнической аппаратуре — для уп­равления работой двигателей, реле, следящих систем и т. д.

Из электроники известно, что генератор в нагрузку отдает максимальную мощность, если внутреннее сопротивление генера­тора равно сопротивлению нагрузки. Это справедливо и для лампового усилителя. Однако для ламповых усилителей мощ­ности установлено, что максимальная неискаженная мощность получается в том случае, если сопротивление нагрузки в два раза превышает внутреннее сопротивление лампы (R_a=2R_i).

По внешней схеме усилитель мощности не отличается от уси­лителя напряжения. Разница между ними состоит в том, что в усилителе напряжения для получения максимального усиления анодная нагрузка берется во много раз больше внутреннего сопротивления лампы, а в усилителе мощности она только в два раза больше внутреннего сопротивления лампы.

Существуют три основных класса усиления: А, В и С.

В усилителе класса А лампа работает в пределах прямоли­нейного участка характеристики без сеточных токов. Этот режим обеспечивает наименьшие нелинейные искажения и применяется в усилителях высокого качества с небольшой мощностью, в том числе и в оконечных каскадах радиоприемников.

Режим В характеризуется тем, что рабочая точка выбирается в начале характеристики (рис. 2.38,б). Благодаря этому ток по­коя близок к нулю. При наличии сигнала ток в анодной цепи будет протекать в течение положительного полупериода напря­жения на сетке. Это приводит к большим нелинейным искажениям. Поэтому режим класса В применяется в основном в двухтактных схемах (рис. 2.38, а).

В двухтактной схеме входное переменное напряжение на сетках ламп действует в противофазе. Если на сетку первой лампы по­дается положительная полуволна, то на сетку второй лампы — отрицательная, и наоборот. Вследствие этого анодный ток в начале проходит через одну лампу, а потом — через другую. Так как токи через половины первичной обмотки выходного трансформа­тора протекают в противоположных направлениях, то переменный магнитный поток его сердечника, пропорциональный разности токов i_a1 — i_a2, имеет форму, близкую к входной синусоидаль­ной. В результате этого напряжение на нагрузке меняется также по синусоидальному закону.

Режим класса В позволяет по сравнению с классом А по­лучить большую полезную мощность при сравнительно высоком КПД, но по сравнению с классом А он имеет большие нелинейные искажения и создает неравномерную (ударную) нагрузку для источника питания.

Режим класса С характеризуется еще большим отрицатель­ным смещением на сетках ламп, чем режим класса В. Когда сиг­нала нет, лампа заперта. Анодный ток появляется только при части положительного полупериода входного сигнала.

Для усиления колебаний высокой частоты применяется уси­литель высокой частоты. Он является резонансным усилителем, поскольку нагрузкой его является колебательный контур. По­мимо усиления сигналов высокой частоты он улучшает избиратель­ность приемника, увеличивает отношение сигнал/шум и ослабляет помехи.