Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада

Различают пять основных режимов работы транзистора: A, B, AB, C, D.  В зависимости от величин постоянной составляющей входного тока ( от положения рабочей точки покоя О) транзистор может работать без отсечки и с отсечкой тока.

Рисунок -Положение рабочей точки при различных режимах работы усилителя  При отсечке, ток коллектора протекает только в течение части периода входного сигнала.

 Режим класса А. Ток выходной цепи существует в течение всего периода сигнала.

• Достоинства: Малые нелинейные искажения, поскольку входной сигнал присутствует на линейном участке сквозной (входной)    Возможность применения  как однотактных, так и в двухтактных каскадах усиления сигналов любой формы.
• Недостатки: Низкий КПД из-за большого среднего тока , как при наличии, так и при отсутствии сигнала.

Режим А чаще всего используется в каскадах предварительного усиления. 

 Режим класса B. Ток выходной цепи существует в течение половины периода входного сигнала.

• Достоинства: Высокий КПД. Высокое использование Т по току и напряжению.
• Недостатки: Высокий коэффициент гармоник. 

Режим В чаще используется в УМ, построенных по двухтактной схеме. 

Режим класса АB. В отличие от режима B рабочая точка находится в начале нелинейного участка сквозной (входной) характеристики. В отличие от режима класса B в режиме класса AB уменьшается коэффициент гармоник. 

 Режим класса С. Рабочая точка покоя располагается левее точки пересечения сквозной (входной) характеристики с осью абсцисс. Используется в резонансных усилителях, в умножителях частоты, а также для усиления одномерных импульсных сигналов. Ток выходной цепи отсутствует при отрицательной полуволне входного сигнала  и при его малых уровнях. Применение двухтактной схемы не позволяет получить выходной сигнал той же формы, что и выходной.  

 Режим класса Д (или ключевой режим). В этом режиме усилительный элемент находится в одном из двух состояний: или полностью открыт, или полностью заперт. Потери энергии при этом минимальны, КПД100%, по пропорциональности между входящими и выходящими сигналами нет.

Перевод транзисторов с класса "А" в класс "АВ" увеличивает коэффициент гармонических искажений в четыре раза, в результате коэффициент усиления (без ООС) возрастает на 10-15Дб, что уменьшает частоту среза на две октавы.
Режимы работы усилителя в классе «АВ» и «В» имеют общие недостатки - это переходные искажения первого порядка, которые имеют S - образную форму, на малом уровне сигнала. Чем ниже уровень сигнала, тем больше искажений. Такие усилители всегда хочется «врубить» по громче, чтобы как можно полнее (никогда не получится) почувствовать мощь и динамику музыкального произведения. К тому же, режимы работы транзисторов в классе «АВ» и «В» выдают негативные искажения сигнала, которые простираются до 11 гармоники и вызывают феномен «транзисторного» звука

 Существует разновидность усилителей мощности класса "А" - класс "А+". При этом низковольтные транзисторы работают в "А", а высоковольтные управляются величиной входного сигнала (класс "В" или "АВ"). Фильтром искажений является источник питания класса "В" или "АВ". Степень искажений зависит от разницы напряжения питания высоковольтных и низковольтных транзисторов, и приблизительно составляет 0.003%. КПД таких усилителей значительно выше, чем в классе "А", но общие искажения имеют гармоники высоких порядков, что придаёт звуку "жесткость".

Усилители мощности класса "АА" имеют очень низкий уровень искажений около 0.0005%, но порядок гармоник также высок. Специальная мостовая схема связывает усилитель напряжения класса "А" с стабилизирующим усилителем тока.

 В результате длительных экспериментов некоторые эксперты пришли к мнению, что мощные спаренные транзисторы включённые однотактным повторителем мощности, максимально чётко контролируют любые АС (в акустически сложные помещениях) и обладают несущественными гармоническими искажениями сигнала низких порядков. Однако для высококачественного усиления напряжения (любые транзисторы, в любом режиме работы) непригодны, так как они имеют высокий спектр искажений гармонических составляющих, что окрашивает звук в металлический оттенок.