Резистивные усилители низкой частоты
Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания. Все многообразие усилителей разделяют по следующим признакам:
-по типу применяемого активного элемента (на лампах, транзисторах, параметрические …) ;
-в зависимости от полосы усиливаемых частот (УПТ, УНЧ, УПЧ, УВС …) ;
-по назначению (усилители тока, напряжения, мощности);
-по виду нагрузки усилительного элемента (резистивные, трансформаторные, резонансные);
-по способу включения усилительного элемента в схему (с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором).
В последние годы усилители выпускают в виде микросхем. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом. В лекции рассмотрим принципы построения резистивных усилительных каскадов низкой частоты. Они предназначены для усиления сигналов в полосе от нескольких десятков Герц до нескольких десятков килогерц. Управляемые источники тока и напряжения Идеальные источники тока и напряжения могут быть либо неуправляемыми (независимыми), либо управляемыми (зависимыми).
1.Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером
Простейший усилительный каскад
по схеме с общим эмиттером приведен на рис. 12.6а. При схемном изображении транзистора
и источников этот каскад принимает вид рис. 14.1а. Для анализа принципа работы
каскада построим его передаточную характеристику 
(рис.14.1б).
С увеличением входного сигнала (Uбэ) растет ток базы Iб (см.рис. 12.6в), а значит и ток коллектора, причем
,
Ток коллектора создает падение напряжения на резисторе 
, причем 
,а также на дифференциальном сопротивлении участка
коллектор-эмиттер транзистора - 
, причем всегда 
.
Рост тока коллектора означает уменьшение Rкэ, а значит и Uкэ. При этом на постоянном сопротивлении резистора падение напряжения увеличивается. Так как дифференциальное сопротивление Rкэ вычислять сложно, падение напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора находят как разность
.
И так, с увеличением тока коллектора Iк увеличивается падение напряжения на резисторе Rк и уменьшается напряжение Uкэ , т.е. выходное напряжение каскада (рис.14.1б).
 |
Когда ток коллектора достигает насыщения
(т.е. максимального значения), напряжение на участке
коллектор-эмиттер транзистора достигает наименьшего значения. Это значение называют
напряжением насыщения - Uкэн, причем
.
Как
правило, это напряжение составляет десятые доли вольта, оно пренебрежимо мало
в сравнении с Ек, поэтому иногда им пренебрегают, полагая 
.
Дальнейшее увеличение Uбэ не может вызвать изменений тока Iк и напряжения Uкэ.
Анализ передаточной характеристики позволяет выделить три характерных участка
(они обозначены римскими цифрами). На участке I через транзистор протекает только
неуправляемый обратный ток коллекторного перехода. Сопротивление 
.
Практически все напряжение источника Ек падает на сопротивление Rкэ, т.е. 
.
На участке II напряжение
на коллекторе транзистора можно изменять в пределах 
, а ток - в пределах 
. Эти изменения являются результатом регулировки
параметров Uбэ, Iб маломощного источника сигнала.
Например 
, а 
. Отношение 
обозначают КU и называют коэффициентом усиления по напряжению.
В нашем примере КU=50. Кроме того, увеличение напряжения Uбэ приводит к пропорциональному
уменьшению напряжения Uкэ, т.е. знаки приращений входного и выходного сигналов
противоположны. Такие усилители называют инвертирующими.
На участке III
. Транзистор теряет свойства усилительного элемента.
