4 (2177)

)

We wzmacniaczu klasy AB tc < 20 płynie tylko przez pół okresu i 20 = tt

dzy prądem kolektora tor-emiter

E

Rys.

1.5. Zależność sprawności wzmacniacza od kąta przepływu fl]

< 27t. Przy pracy w klasie B prąd kolektora , natomiast wzmacniacz klasy C charakteryzuje się kątem przepływu 20 < n. W zależności od klasy pracy wzmacniacza, sprawność (zdefiniowana w rozdz. 1.2.5.1) zmienia się wg zależności określonej na rys. 1.5. Klasa pracy wzmacniacza wiąże się z wyborem punktu pracy.

Najlepiej można to zilustrować na charakterystykach tranzystora (rys. 1.6).

Z równania (1.2) wynika związek mię

napięciem kolek-

=

Rr

Rr

(1.13)

Jest to równanie prostej nachylonej pod katem p do osi napięciowej tg P = k!R_c i przecinającej osie w punktach £_; oraz EJR_C. Punkty prostej wyznaczają nieskończony zbiór wartości określających stan pracy wzmacniacza.

Rys. 1.6. Wybór punktu pracy wzmacniacza-, a) charakterystyki wejściowe, b) charakterystyki wyjściowe 10

)

W obwodzie sterującym, napięcie spoczynkowe U_BE jest określone wartością napięcia E_B źródła polaryzacji. Ze wzoru (1.1) wynika zależność

Jeżeli napięcie E_g zostanie obniżone, to prąd bazy również zmniejszy się i punkt pracy Q(AB), leżący na parabolicznej części charakterystyki wyjściowej, jest określony jako klasa AB. Dla klasy B wzmacniacza, napięcie spoczynkowe U_BE jest równe napięciu odcięcia i wówczas prąd bazy nie płynie.

Napięcie U_BE we wzmacniaczu klasy C jest niższe niż napięcie odcięcia, często o przeciwnej polaryzacji. Napięcie odcięcia dla tranzystorów germanowych wynosi ok. 0,1 V, a dla krzemowych ok. 0,5 V. Graficzna metoda wyboru punktu pracy tranzystora jest przejrzysta i stosowana, gdy dysponujemy charakterystykami tego tranzystora. W praktyce, jeśli nie znamy charakterystyk, to żądane wartości napięć ustawia się za pomocą (najczęściej) jednego elementu regulowanego, np. rezystora polaryzującego bazę tranzystora. Napięcie na zaciskach tranzystora należy mierzyć woltomierzem o dużej rezystancji wewnętrznej, rzędu 20 kS2/V. W przeciwnym razie błąd pomiaru będzie duży.

1.2.2.3. Zasilanie układów tranzystorowych i stabilizacja punktu pracy

Wybór punktu pracy i jego stabilizacja mają istotny wpływ na pracę wzmacniaczy i decydują o wzmocnieniu, mocy wyjściowej, poziomie szumów, zniekształceniach nieliniowych oraz rezystancji wejściowej i wyjściowej. Tranzystor jest elementem silnie nieliniowym i parametry macierzy h zależą od napięcia i prądu. Prąd kolektora zależy nie tylko od elementów układu, lecz także od czynników zewnętrznych, takich jak: napięcie zasilające, temperatura. Należy tak projektować układy, aby zmniejszyć do minimum wpływ zmian tych czynników.

c

Rys. 1.7. Określenie prądu zerowego w układzie WE (I]

Przy projektowaniu wzmacniaczy prądu stałego szczególnego znaczenia nabiera stabilizacja punktu pracy, ponieważ każda jego zmiana jest traktowana jako sygnał. Niestałość punktu pracy jest nie tylko przyczyną niewłaściwej pracy układu, lecz także często prowadzi do zniszczenia tranzystora. Spośród czynników powodujących niestałość punktu pracy układu tranzystorowego najważniejszą jest zmienność temperatury. Na skutek zmiany temperatury zmienia się prąd zerowy, napięcie baza-emiter oraz zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego h_2lE.

Prąd zerowy złącza półprzewodnikowego wynika z nie-idealności złącza spolaryzowanego w kierunku zaporowym.

W tranzystorze, jak na rys. 1.7, do kolektora i emitera doprowadza się napięcie polaryzujące złącze kolektor-baza w kierunku zaporowym, a obwód bazy jest rozwarty. W złączu

1 1