Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером.

Классификация усилителей

Усилителями называются устройства, предназначенные для увеличе­ния значений параметров электрических сигналов за счет энергии вклю­ченного источника питания. Различные усилители применяются для преимущественного усиления значений тех или иных параметров сиг­налов. Но этому признаку они делятся на усилители напряжения, тока и мощности.

Возможны линейный и нелинейный режимы работы усилителя. В уси­лителях с практически линейным режимом работы получается мини­мальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда мож­но представить совокупностью гармоник различной частоты. Искажение сигнала будет минимальным, если без искажения будут усиливаться все его гармонические составляющие. Свойство усили­теля увеличивать амплитуду гармонических составляющих сигнала характеризует его амплитудно-частотная характеристика АЧХ. По типу АЧХ различают усилители мед­ленно изменяющихся напряжений и то­ков, или усилители постоянного тока (рис. 1, а), усилители низких частот (рис. 1, б), усилители высоких ча­стот (рис. 1, в), широкополосные усилители (рис. 1, г) и узкополо­сные усилители (рис. 1, д).

Типовые значения нижней и верхней границ частот АЧХ усилителей различ­ного типа приведены в табл. 1.

В усилителях с нелинейным режимом работы при увеличении значения напряже­ния на входе больше некоторого гранич­ного уровня изменение напряжения на вы­ходе усилителя практически отсутствует.

Таблица 1. Нижняя и верхняя границы частот амплитудно-частотной характеристики усилителя

Такие усилители применяются главным образом в устройствах им­пульсной техники, в том числе логических.

В настоящее время усилительная техника основана на широком внедрении усилителей в интегральном исполнении. Поэтому актуаль­ным становится не разработка самих усилителей, а их применение для реализации различных функциональных узлов систем автоматики, управления и измерения.

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Рассмотрим принцип работы типового усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 2). Здесь и в дальнейшем заземлением будем отмечать об­щий узел входной и выходной цепей усилителя. Источник усиливаемого сигнала, показанный внутри штриховой линии, представляет собой ис­точник с внутренним сопротивлением r_вт и ЭДС е_с = u_с. Конденсаторы C₁иС₂ большой емкости отделяют цепь постоянного тока (цепь пита­ния) от цепи источника сигнала и цепи приемника с сопротивлением нагрузки г_н. Если напряжение входного сигнала и_с невелико, то работу усилителя как нелинейной цепи удобно представить в виде наложения режима покоя при действии только источника питания с ЭДС Е_k (рис. 3) и режима с переменными составляющими токов базы I_Б, коллектора I_К нагрузки i_н при другом источнике ЭДС е_с (рис. 4), ток которого i_е. В схеме усилителя для переменных составляющих положительное направление тока нагрузки i_н принято к общему выводу транзистора, т. е. к эмиттеру.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4