3.1.3 Підсилювачі низької частоти. Попередні каскади підсилення

Сучасні ПНЧ виконуються переважно на біполярних і польових транзисторах в дискретному або інтегральному виконанні, причому підсилювачі в мікро виконанні відрізняються від своїх дискретних аналогів, головним чином, конструктивно-технологічними особливостями, схемні ж побудови принципових відмінностей не мають.

В якості джерела вхідного сигналу в ПНЧ можуть використовуватися такі пристрої, як мікрофон, звукознімач, фотоелемент, термопара, детектор і т.п. Типи навантажень також досить різноманітні. Ними можуть бути, наприклад, вимірювальний прилад, записуюча головка магнітофону, наступний підсилювач, осцилограф, реле.

Більшість із перерахованих вище джерел вхідного сигналу розвивають дуже низьку напругу. Подавати її безпосередньо на каскад підсилення не доцільно, так як при такій слабкій керуючій напрузі неможливо отримати скільки-небудь значні зміни вихідного струму, а отже, і вихідної потужності. Тому в склад структурної схеми підсилювача, крім вихідного какаду, який віддає потрібну потужність корисного сигналу в навантаження, як правило, входять і попередні каскади підсилення (рис.3.4).

Попередні каскади Вихідний каскад

Вхід R_Н

Рис. 3.4. Структурна схема ПНЧ

Ці каскади прийнято класифікувати за характером опору навантаження в вихідному колі транзистора. Найбільше застосування отримали резистині підсилювальні каскади, опором навантаження яких є резистор.

В якості навантаження транзистора може бути використаний і трансформатор. Такі каскади називають трансформаторними. Однак внаслідок великої вартості, значних розмірів і маси трансформатора, а також із-за нерівномірності амплітудно-частотних характеристик трансформаторні каскади попереднього підсилення застосовуються досить рідко. Основне застосування ці схеми знаходять у вихідних каскадах підсилювачів.

В каскадах попереднього підсилення на біполярних транзисторах частіше за інші використовується схема зі спільним емітером, яка має високий коефіцієнт підсилення за напругою і потужністю, порівняно великий вхідний опір і допускає використання одного загального джерела живлення для кіл емітера і колектора.

Схема, представлена на рис.3.5, отримала назву схеми з фіксованою напругою зміщення на базі.

- Е_К

І_Д+І_Бр

R′_Б R_K І_К

C_р2

C_р1

Рис. 3.5. Схема резистивного каскаду з фіксованою напругою зміщення

R′′_Б І_Д І_Е

В цій схемі резистори R′_Б і R′′_Б, відімкнені паралельно джерелу живлення Е_к, складають дільник напруги. Опори дільника визначаються із очевидних співвідношень

(3.14)

(3.15)

і забезпечують вибір вихідної робочої точки на характеристиках транзистора і визначаючий режим роботи каскаду.

Струм дільника зазвичай вибирають у межах І_Д ≈ (2...5) І_Бр.

Вхідний сигнал поступає на базу і змінює її потенціал відносно заземленого емітера. Це призводить до зміни струму бази, а отже до, до зміни струму колектора і напруги на навантажувальному опорі R_К. Розділяючий конденсатор С_р1 служить для недопускання протікання постійної складової струму бази через джерело вхідного сигналу. За допомогою конденсатора С_р2 на вихід каскаду подається змінна складова напруги U_КЕ, яка змінюється за законом вхідного сигналу, але значно перевищує його за величиною.