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.