Усилительные каскады на биполярных транзисторах

На рисунке 3 представлена типовая схема предварительного каскада усиления на биполярном транзисторе. Входной сигнал поступает от источника напряжения Uвх. Разделительные конденсаторы Ср1 и Ср2 пропускают переменный, т.е. усиливаемый сигнал и не пропускают постоянный ток, что позволяет создавать независимые режимы работы по постоянному току в последовательно включенных каскадах усилителя.

Рисунок 3 - Схема каскада усиления на биполярном транзисторе

Резисторы Rб1 и Rб2 являются базовым делителем, обеспечивая начальный ток базы транзистора Iб0, резистор Rк обеспечивает начальный ток коллектора Iк0. Эти токи называют токами покоя. При отсутствии входного сигнала они постоянные. На рисунке 4 изображены временные диаграммы работы усилителя. Временная диаграмма – это изменение какого-либо параметра во времени.

Резистор Rэ обеспечивает отрицательную обратную связь (ООС) по току. Обратная связь (ОС) - это передача части выходного сигнала во входную цепь усилителя. Если входной сигнал и сигнал обратной связи противоположны по фазе, обратная связь называется отрицательной. ООС уменьшает коэффициент усиления, но при этом уменьшает нелинейные искажения и увеличивает стабильность усилителя. Применяется практически во всех усилителя.

Резистор Rф и конденсатор Сф являются элементами фильтра. Конденсатор Сф образует цепь низкого сопротивления для переменной составляющей тока, потребляемого усилителем от источника Uп. Элементы фильтра необходимы если от источника запитываются несколько усилительных каскадов.

При подаче входного сигнала Uвх во входной цепи появляется ток Iб~, а в выходной Iк~. Падение напряжения, создаваемое током Iк~ на нагрузке Rн, и будет усиленным выходным сигналом.

Из временных диаграмм напряжений и токов (рис. 4) видно, что переменные составляющие напряжений на входе Uб~ и выходе Uк~ = Uвых каскада противофазны, т.е. каскад усиления на транзисторе с ОЭ изменяет (инвертирует) фазу входного сигнала на противоположную.

Рисунок 4 - Временные диаграммы токов и напряжений в усилительном каскаде на биполярном транзисторе