Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Именно такие неискаженные полупериоды используются в двухтактных каскадах, работающих с отсечкой. Каждый транзистор в течение своего «неискаженного полупериода» создает ток в нагрузке, а оба транзистора, работая через такт, создают целый, неискаженный сигнал, он как бы сшивается из двух половинок. При этом мощность выходного сигнала оказывается вдвое больше, чем мог бы дать один транзистор. А мощность, потребляемая от источника питания таким двухтактным каскадом, примерно в полтора раза меньше, чем потребовалось бы на создание такой же выходной мощности с помощью однотактного выходного каскада, работающего без отсечки. Это, согласитесь, огромное достоинство, особенно для переносной батарейной аппаратуры.

При работе без отсечки — такой режим называется классом усиления А — в коллекторной цепи протекает ток покоя I_пок даже в том случае, когда на входе вообще нет сигнала. А самая большая амплитуда переменной составляющей коллекторного тока не может быть больше, чем ток покоя I_пок (P-112;2). Поэтому класс А, то есть усиление без отсечки, в принципе не может дать большую выходную мощность, чем половина мощности, потребляемой от коллекторной батареи. То есть, иными словами, коэффициент полезного действия (к. п. д.) усилителя не может быть больше, чем 50 %. И это, заметьте, при самой большой амплитуде переменной составляющей коллекторного тока, которая соответствует самым громким звукам. А при меньших переменных составляющих к. п. д. еще меньше: ток покоя от коллекторной батареи потребляется такой же, а выходной сигнал имеет значительно меньшую мощность. Средний к. п. д. усилителя НЧ в классе А — 20–30 %.

Совсем другое дело при усилении в классе В (угол отсечки θ = 90°, то есть каждое плечо двухтактного усилителя работает ровно половину периода) и в классе усиления АВ (угол отсечки 0 больше 90°, каждый транзистор работает больше, чем полпериода). Во-первых, в этих режимах потребляемый ток составляет примерно 60 % от амплитуды переменной составляющей. И кроме того, потребляемый ток меняется в зависимости от уровня сигнала. В классе В: если сигнала нет, то ток от батареи вообще не потребляется; при небольших сигналах и потребляемый ток мал. В классе АВ некоторый начальный ток I_пок потребляется и при отсутствии сигнала (Р-112;4), но так же, как в классе В, этот потребляемый ток увеличивается лишь по мере того, как усиливается сигнал. Кстати, в названии классов усиления В и АВ подразумевается буква В; иногда пишут: «классы усиления Б и АБ».

Реальный звук — речь или музыка — бывает то громким, то тихим, в какие-то моменты вообще наступает пауза. Усилители класса А, не считаясь с этим, потребляют и потребляют энергию батарей, не снижая своих аппетитов. А усилители классов АВ и особенно В берут энергию только для дела, и берут ее очень экономно, по-хозяйски: чем меньше полезная работа, чем меньше мощность усиливаемого сигнала, тем меньше и потребляемая энергия. И в итоге это дает огромный экономический эффект: при воспроизведении реальной речи или реальной музыки с паузами, с изменениями громкости класс В оказывается в среднем чуть ли не в четыре раза экономичнее, чем класс А. Если же, повернув регулятор громкости, вы несколько убавите уровень сигнала, удовлетворившись сравнительно тихим звучанием, то разница эта вообще окажется огромной — класс А, как всегда, почти не сбавит своих аппетитов, и окажется, что класс В потребляет энергии в десять, а то и в двадцать раз меньше. Уже одна эта экономичность, не говоря о других достоинствах, вполне оправдывает применение двухтактных схем.

Попутно отметим, что на базу усилителя, работающего в классе А, подается довольно большой «минус», который и устанавливает ток покоя. При работе в классе В вообще никакого смещения на базу не подается. Именно поэтому транзистор полпериода закрыт, его отпирает только отрицательный полупериод, только «минус» на базе, а положительный полупериод, «плюс», напрочь закрывает транзистор. Недостаток чистого класса В в том, что при слабых сигналах, при малых отпирающих напряжениях транзистор работает на нелинейном участке входной характеристики, на участке начального загиба, ступеньки (Р-80). Чтобы уменьшить нелинейные искажения слабых сигналов, отказываются от чистого класса В, подают на базу небольшое начальное смещение и работают с углом отсечки чуть больше, чем 90°, то есть в классе АВ. При этом, естественно, в коллекторной цепи существует небольшой ток покоя.