На самом деле просто открывать и закрывать транзисторы еще мало, ведь нам нужно, чтобы выходной сигнал повторял входной как можно точнее. Для этого необходимо, чтобы транзисторы («краны») открывались и закры-вались по строго линейному закону, иными словами, строго пропорцио-нально входному сигналу.
Но вот незадача, транзистор может так работать не во всем своем диапазоне. Например, если входной сигнал слишком маленький, то транзистор на него почти не реагирует, зато при достижении определенного уровня резко откры-вается. Какая уж тут линейность? Впрочем, дальше этого момента он реагирует на изменение управляющего сигнала вполне адекватно, почти что линейно, как раз так, как нам и нужно. Значит, для того чтобы искажений было как мож-но меньше, транзистор придется все время держать в слегка приоткрытом состоянии. Это называется «задать смещение» транзистора или «выбрать его рабочую точку».
Когда рабочая точка находится примерно посередине между полностью открытым и полностью закрытым состояниями, то говорят, что усилитель работает в классе А. Такой класс усилителей обеспечивает очень маленькие искажения. Но самый главный его недостаток – высокий ток покоя (это ток, который течет через транзисторы, даже когда входного сигнала нет, ведь они же, получается, постоянно приоткрыты). Из-за этого такие усилители весьма прилично нагреваются, и их КПД составляет в лучшем случае около 20–30%.
Усилители, работающие в классе А, имеют самые низкие искажения, за что по праву заслужили репутацию аудиофильских. Но у них есть существенный недостаток – низкий КПД.
Давайте теперь посмотрим, что получится, если не держать транзисторы постоянно приоткрытыми, пусть в состоянии покоя они оба будут закрытыми. Поскольку транзисторы по отношению друг к другу обратные (комплементар-ные), то получится, что один из них будет усиливать только положительную полуволну сигнала, а другой – отрицательную, на нагрузке же эти «половинки» благополучно сложатся. Когда усилитель работает в таком режиме, то говорят, что это класс В.
Большое достоинство класса В в том, что через транзисторы не течет «беспо-лезный» ток, а значит, и КПД усилителя получается гораздо выше, чем у класса А. Но дело в том, что какие бы хорошие и качественные транзисторы мы ни выбрали, у них все равно будет присутствовать нелинейность в самом начале их открытия. А это значит, что в тот момент, когда один транзистор только закрывается, а второй только открывается, неизбежно появится искажение сигнала в виде «ступеньки»:
Когда уровень сигнала высокий, эта «ступенька» не выглядит такой уж большой, и если сильно не придираться, то на нее еще можно не обращать особого внима-ния. А вот на небольших уровнях сигнала она будет уже слишком заметна. Поэтому класс В в чистом виде в автомобильных усилителях все же не используется.
Усилители, работающие в классе В, имеют относительно высокий КПД. Однако их недостаток – большие искажения, особенно сильно заметные на малых уровнях сигнала.
Так какой же режим лучше всего выбрать для усилителя? В классе А – малень-кие искажения, но и КПД низкий, львиная доля мощности блока питания ухо-дит в бесполезный нагрев. Класс В обеспечивает хороший КПД, но и искаже-ния такие, что о высоком качестве воспроизведения особо говорить не прихо-дится. Компромиссное решение – это смешанный режим, когда транзисторам обеспечивается лишь небольшое смещение, гораздо меньшее, чем в «чистом» классе А, но уже достаточное для того, чтобы избежать заметной «ступеньки» в выходном сигнале. При этом так и говорят – усилитель работает в классе АВ.
Выбирая рабочую точку транзисторов (ну или, иными сло-вами, выбирая, насколько они будут приоткрыты при отсутствии входного сигнала), такой усилитель можно приблизить к классу А или В. В первом случае получится, что до достижения определенной мощности он будет работать в классе А, а на высоких уровнях как бы автома-тически переходить в класс АВ. Это решение, кстати, довольно часто применяется в усилителях высокого клас-са (иногда в описаниях к таким усилителям можно встре-тить обозначение «класс Real AB»).