Отношения на мощностите. Натоварване на активните елементи. Работа на усилвателите клас AB, B, C с променлива обвиваща на сигнала.

Отношения на мощностите

Нека разгледаме мощен радиочестотен усилвател клас B. Изходното напрежение и изходният ток са съответно:
`u_0 = U_m cos omegat`                    (1)
`i_0 = I_m cos omegat`                    (2)

а максималният ток представлява размахът на синусоидата, т.е. удвоената ѝ амплитуда:
`I_m=U_m / R = 2 I_{dm}`                    (3)

където `I_{dm} = I_{dm1}` e амплитудата на дрейновия ток. Изходната променливотокова мощност се дава с израза:
`P_0 = {U_m I_m} / 2 = U_m^2 / {2R} = {R I_m^2} /2 `                    (4)

Захранващата постояннотокова мощност е числено равна на средната стойност на дрейновия ток на горния транзистор. Тази стойност се намира от израза:
`I_I = 1/{2pi} int_{-pi/2}^{pi/2} i_{D1} d(omegat) = I_m / pi = U_m / {pi R}`                    (5)

Постояннотоковото съпротивление `R_{DC}` се намира от следната зависимост:
`R_{DC}=U_I / I_I = {pi U_I} / U_m R`                    (5)

При `U_m = 0`, `R_DC rarr oo`, а при `U_m = U_I`, постояннотоковото съпротивление достига минималната си стойност:
`R_{DCmin}=U_I / I_{Imax} = pi R`                    (6)

Захранващата постояннотокова мощност е:
`P_I = U_I I_I = {U_I I_m} / pi = {U_I U_m} / {pi R}`                     (7)

Дрейновата мощност, разсеяна в двата транзистора е:
`P_D = P_I - P_0 = {U_I U_m} / {pi R} - U_m^2 / {2R}`                     (8)

Приравняваме на нула първата производна на дрейновата мощност като функция на амплитудата на изходното напрежение, т.е.:
`dP_D / d_U_m = U_I / {pi R} - U_m / R = 0`                      (9)

откъдето получаваме:
`U_m = U_I / pi`                     (10)

Следователно максималната мощност, разсейвана в двата транзистора е:
`P_Dmax = U_I^2 / {2pi^2R}`                     (11)

Дрейновият коефициент на полезно действие (КПД) e:
`eta_D = P_0 / P_I = pi / 4  U_m / U_I`                     (12)

При `U_m = U_I`, `eta_{Dmax} = pi / 4`                     (13)

При `U_{m(max)} = U_I - U_{DSmin}` ,    `eta_{D} = pi / 4 U_{m(max)} / U_I = pi/4 (1-U_{DSmin}/U_I)`                     (14)


Натоварване на активните елементи

Токовите и напрежителните максимални натоварвания в транзисторите са при:
`I_{DM} = I_m`                     (15)
`U_{DSM} = 2 U_I`                     (16)

Амплитудите на токовете през бобината и кондензатора от резонансния кръг са:
`I_{Lm} = I_{Cm} = Q_L I_m`                     (17)

Способността на изходната мощност е:
`c_p = P_0 / {2 I_{DM} U_{DSM}} = 1/4 (I_m / I_{DM}) (U_m / U_{DSM}) = 1/4 xx 1 xx 1/2 = 1/8`                    (18)


Работа на усилвателите клас AB, B, C с променлива обвиваща на сигнала

Усилвателите клас AB, B и C могат да бъдат използвани за усилване на сигнали с променливотокова обвиваща като например амплитудно-модулираните сигнали. Променливотоковата съставка на амплитудно-модулираното напрежение гейт-сорс има вида:
`u_{gs(AM)} = U_{gsm} (1 + m_{i n} cos omega_m t) cos omega_c t`                     (19)

Фиг.1. Усилване на амплитудно-модулирани сигнали в мощни
 радиочестотни усилватели: a) клас AB; b) клас B; c) клас C

Изборът на режима на работа, т.е. на работната точка `Q` има важно въздействие върху нелинейното изкривяване на източниците на ток, управлявани по напрежение. Усилването на амплитудно-модулирани сигнали в усилватели клас AB, B и C са показани на фиг.1.
Фиг.1a илюстрира усилване на амплитудно-модулиран сигнал в мощен радиочестотен усилвател клас AB, което формира изходящо напрежение с модулационен индекс `m_{out} > m_{i n}`. Изходното напрежение показва по-плитка модулация от входното. На фиг.1b е показано усилването на амплитудно-модулиран сигнал в усилвател клас B, където `m_{out} = m_{i n}`. Той се проявява като линеен мощен радиочестотен усилвател, тъй като неговата статична характеристика `u_{DS} = f(u_{GS} - U_t)` е почти линейна и започва от началото на координатната система. Фиг.1c илюстрира усилването на амплитудно-модулиран сигнал в усилвател клас C, което формира изходен амплитудно-модулиран сигнал с модулационен индекс  `m_{out} < m_{i n}`. В този случай изходното напрежение проявява по-дълбока модулация от входния сигнал. Усилватели клас AB и C могат да се използват за усилване на амплитудно-модулирани сигнали с малък модулационен индекс `m`.

Фиг.2. Дрейнови амплитудно-модулирани сигнали в мощни
радиочестотни усилватели класове AB, B и C

Фиг.2. изобразява схема на мощни усилватели клас AB, B и C с амплитудна модулация. В тези усилватели, амплитудно-модулираният сигнал е генериран чрез поставянето на източника на модулиращо напрежение `u_m` последователно на дрейновото захранващо напрежение `U_I` на радиочестотен усилвател клас C, което се управлява в омичната (триодна) област на полевия транзистор. Напрежението `u_{GS}` има постоянна амплитуда `U_{gsm}` и неговата честота е равна на носещата честота `f_c`. Постоянното напрежение `U_{GS}` гейт-сорс е фиксирано. Поради това ъгълът на проводимост `thetha` на дрейновия ток е също фиксиран. Тези схеми изискват използването на нискочестотен трансформатор.

Мощните усилватели клас AB, B и C могат да бъдат използвани и за усилване на сигнали с постоянна обвиваща като честотно- и фазово-модулираните сигнали.