Конспект лекций для студентов специальности 190901 «Системы обеспечения движения поездов»

8.4. Класс усиления В

Рис. 8.4. Графический анализ работы усилителя в классе усиления В

Выберем рабочую точку О_В, в которой В, I_К0  0 мА. Перенесём рабочую точку на входную характеристику. Току коллектора I_К0 соответствует ток базы I_Б0 < 0,05 мА, практически рабочая точка на входной характеристике располагается на уровне порогового напряжения перехода база-эмиттер. Чтобы получить выбранную рабочую точку, надо установить в схему усилителя резистор смещения кОм.

Построим теперь график синусоидального напряжения в нагрузке. На выходных характеристиках выделим область насыщения, в которой графики характеристик искривляются. Моменту начала искривления характеристик соответствует напряжение на коллекторе U_КЭ  1 В. Следовательно, максимальная амплитуда неискажённого сигнала на выходе может быть U_m.вых =12  1 = 11 В. Отложим от оси, проведённой через точку U_КЭ0 = 12 В, амплитуды U_m.вых = 11 В влево. Получим точку U_КЭ = 1 В как наименьшее мгновенное значение напряжения на коллекторе в режиме усиления сигнала переменного тока. Перенесём на входную характеристику точку, соответствующую току базы I_Б = 0,8 мА (граница области насыщения). Проведём через эту точку первую вертикальную линию. Вторую вертикальную линию проведём симметрично первой относительно линии, проходящей через рабочую точку на входной характеристике. Между первой и второй вертикальными линиями разместится график синусоидального напряжения входного сигнала.

В результате проведённых построений получим U_m.вх = 0,21 В, а амплитуды токов на входе I_m.вх = 0,68 мА и на выходе I_m.вх = 38 мА.

Рассчитаем коэффициенты передачи усилителя:

по напряжению ; по току ;

по мощности К_Р = К_U  К_I = 52,4  56 = 2934.

Рассчитаем коэффициент полезного действия усилителя.

Определим действующие значения напряжений и токов:

В; мА.

Мощность переменного тока в нагрузке

Мощность, потребляемая от источника питания, будет в два раза больше. Во время импульса тока в нагрузке половина мощности рассеивается на транзисторе, поэтому мВт.

Коэффициент полезного действия или 50%, что существенно выше, чем в классе А. Однако выходной сигнал сильно искажается. Для получения полной синусоиды выходного сигнала в нагрузке применяют двухтактную схему усилителя, которая может быть трансформаторной или бестрансформаторной. Трансформаторная схема двухтактного усилителя класса В представлена на рис. 8.5.

Вторичные обмотки трансформатора Т1 включены противофазно, поэтому положительную полуволну синусоиды усиливает транзистор VT1, а отрицательную – VT2.

Рис. 8.5. Трансформаторная схема двухтактного усилителя класса В

В трансформаторе Т2 первичные обмотки трансформатора включены противофазно, поэтому в нём складываются полуволны синусоид, и в нагрузку поступает усиленный синусоидальный сигнал.