Принцип усиления, рассмотрим на примере однокаскадного усилителя, простейшая схема которого приведена на рисунке 1.2.
Основными элементами каскада являются усилительный элемент (УЭ) и резистор Rн, выполняющий роль нагрузки. Совместно с источником электропитания Е эти элементы образуют выходную цепь каскада. Усиливаемый сигнал Uвх подается на вход каскада, а усиленный Uвых снимается с выхода или с резистора нагрузки Rн.
Усиление — это преобразование энергии постоянного напряжения в энергию переменного напряжения вследствие изменения сопротивления усилительного элемента, вызываемого изменением параметров входного сигнала.
Усилительный каскад представляет собой электрическую цепь, состоящую из источника электропитания Е, нагруженного двумя
сопротивлениями. Одно из них - постоянное (в данном случае это резистор нагрузки Rн). Другое - переменное (это внутреннее сопротивление Rвн усилительного элемента УЭ). Так как для электропитания усилителя используется источник постоянного напряжения, то ток в выходной цепи от источника электропитания протекает в одном направлении: от +Е, ┴, через усилительный элемент, резистор нагрузки Rн к -Е. Значение этого тока определяется сопротивлениями (Rн и Rвн).
Iн =E / (Rн +Rвн). (1.1)
.
Под действием подаваемого на вход переменного напряжения сигнала значение сопротивления Rвн усиливаемого элемента изменяется. В результате этого изменяется значения тока в выходной цепи, хотя он и остается однонаправленным. Можно принять, что изменяющийся по значению ток выходной цепи имеет постоянную Iо и переменную составляющие Im. Переменная составляющая выходного тока является полезной. Протекая через резистор нагрузки Rн, переменная составляющая Iвых создаёт на нём переменное падение напряжения Uвых происходит процесс преобразования тока в напряжение.
Так как сопротивление резистора нагрузки большое по величине, то и падение напряжения на нём большое на величине (значительно больше напряжения входного сигнала). Это выделяющееся на резисторе нагрузки Rн переменное напряжение и является усиленным, т.е. выходным Uвых. Мощность сигнала на выходе усиливаемого каскада также будет больше мощности сигнала на входе (она увеличивается за счёт энергии источника электропитания). Мощность на выходе усилителя фактически является частью мощности источника электропитания, преобразованной в переменную мощность усиливаемого сигнала.