Принцип электронного усиления
Простейшая схема усилительного каскада на биполярном транзисторе.
Рис. 1
Содержит транзистор и резистор RК, включенный в цепь коллектора последовательно с источником питания. Во входной цепи последовательно с источником переменного усиливаемого напряжения uВХ включен источник постоянного напряжения смещения UСМ. Переменная составляющая тока коллектора, протекающая через RК, выполняющий функции коллекторной нагрузки, может быть снята с коллектора, например, через разделительный конденсатор.
Рассмотрим работу этого каскада. В исходном состоянии или режиме покоя входное напряжение рано нулю. При этом напряжение на базе равно UСМ, а ток коллектора и напряжение на нём в исходной рабочей точке равны IK0 и U K0=EП- IK0 RК.
Пусть теперь подаётся входное переменное напряжение uВХ=UmВХsinwt. Это входное напряжение изменяет по гармоническому закону ток базы. А так как ток коллектора пропорционален току базы Iк=bIб, то оно дополнительно открывает транзистор, увеличивая ток коллектора, в первый полупериод, и частично закрывает, уменьшая ток коллектора, во второй. В результате ток коллектора изменяется около значения в исходной рабочей точке тоже по закону синуса: iК=IК0+ImКsinwt. Мгновенное значение напряжения коллектор-эмиттер uК=UК0+UmКsinwt, где UmК= RКImК – амплитуда его переменной составляющей. Здесь RК играет преобразователя тока в напряжение.
При достаточно большом RК оказывается UmК>UmВХ, т.е. каскад создаёт усиление по напряжению. Благодаря большому внутреннему сопротивлению входной цепи транзистора включение сопротивления RК почти не уменьшает амплитуду переменного тока коллектора, т.е. транзистор выступает в роли управляемого генератора сигнального тока, а RК – в роли преобразователя этого тока в сигнальное напряжение.
Так же при достаточно малом RК обеспечивается и усиление по току, то есть оказывается, что ImК>ImВХ. А так как P=UI ,то в этом случае следует говорить об усилении мощности, то есть Pвых>Pвх. То есть мощность выходного сигнала больше мощности входного.