Усилители синусоидальных сигналов

Наиболее распространенная схема пред­варительного каскада усиления на транзисторе с ОЭ показана на рис. 46. Входной сигнал поступает от источника напряжения U_вх, имеющего внутреннее сопротивление R_i (или от такого же каска­да усиления).

Разделительные конденсаторы С1 и С2 служат для независи­мого создания режимов по постоянному току в последовательно включенных каскадах усилителя и связи их между собой по переменному току усиливаемого сигнала.

Резисторы R1 и R2 являются базовым делителем, обеспечивающим постоянное напряжение на эмиттерном переходе U_бэ0.

Резистор R_к обеспечивает режим по постоянному току в коллекторной цепи транзистора VT, а резистор R_э - для эмиттерной стабилизации рабочей точки в диапазоне температур. При повышении температуры напряжения U_бэ0 увеличи­вается, так как из-за роста тока I_кб0 увеличивается напряжение U_бэ (U_R2). Одновременно растет напряжение на резисторе R_э. Напряжение U_бэ0 = U_б – U_Rэ. При увеличении U_R2 происходит почти такое же увеличение U_Rэ, в результате чего напряжение U_бэ0 изменяется незначительно.

Рисунок 46 – Схема каскада усиления на биполярном транзисторе

Сопротивление конденсатора С_э служит для шунтиро­вания резистора R_э по переменному току на нижней частоте f_н усиливаемого диапазона.

Резистор R_ф и конденсатор С_ф являются элементами фильтра. Одновременно резистор R_ф служит для коллекторной стабилиза­ции рабочей точки. Конденсатор С_ф образует цепь низкого сопро­тивления для переменной составляющей тока, потребляемого каскадом от источника Е_к. Это необходимо для того, чтобы в общих для нескольких каскадов усилителя цепях источника Е_к не было переменного тока, способного вызвать паразитные связи между ними по цепям питания.

При подаче входного сигнала U_вх во входной цепи появляется ток I_б~, а в выходной I_к~. Переменная составляющая коллекторного тока I_к~= I_б~ h_21э состоит из двух токов - бесполезного I_Rк и полезного I_н. Падение напряжения, создавае­мое током I_к~ на параллельно включенных резисторах R_к и R_н, и будет усиленным выходным сигналом. Ток I_к~ (I_кm) распределяется обратно пропорционально сопротивлениям R_к и R_н, поэтому ток в нагрузке

I_нm= I_бm∙h_21э∙R_к/(R_к+ R_н)

Рисунок 47 – Временные диаграммы токов и напряжений в каскаде с ОЭ

Из временных диаграмм напряжений и токов (см. рис. 45, а, б) следует, что переменные составляющие напряжений на входе U_б~ и выходе U_к~ = U_вых каскада противофазны, т.е. каскад усиления на транзисторе с ОЭ изменяет (инвертирует) фазу входного сигнала на противоположную (рис. 47).

Кроме усилительных каскадов построенных по схеме с общим эмиттером применяются усилительные каскады с общими базой и коллектором.