3.7.2 Принципи побудови схем підсилювачів

Сучасні підсилювачі будуються в основному на транзисторах (біполярних і польових) та інтегральних схемах (ІС). Інтегральні схеми, застосовувані в підсилювачах, звичайно використовують біполярні транзистори. При проектуванні підсилювачів і аналізі їхньої роботи необхідно враховувати деякі особливості:

- вхідні і вихідні опори біполярних транзисторів невеликі (вхідні  1кОм, а вихідні  10 кОм);

- характеристичні параметри біполярних транзисторів залежать від частоти. Активні опори й ємності вхідних, вихідних і зворотних прохідних характеристичних опорів із зростанням частоти зменшуються.

Зменшується зі зростанням частоти і провідність прямої передачі Y₂₁(у лампах і польових транзисторах її звичайно називають крутизною S), що визначає підсилювальні властивості каскаду.

Транзистори для підсилювальних каскадів варто вибирати так, щоб їхня робоча частота f була менша за частоту f_S, на якій провідність Y₂₁ зменшується в  рази, тобто на 3 децибели;

- провідність зворотної передачі Y₁₂ не дорівнює нулю в реальних транзисторах (опір зворотної передачі не є дуже великим), а це може призвести до самозбудження. Цей факт варто враховувати при підвищенні робочої частоти до області десятків і сотень кілогерц;

- необхідно враховувати також і той факт, що всі характеристичні опори (або провідності, тобто Y - параметри) залежать від температури. Зміна температури викликає також зміну зворотного струму колектора I_КО і змішування вхідних і вихідних характеристик транзистора. У зв'язку з цим необхідно застосовувати спеціальні методи для температурної стабілізації робочої точки.

На рис. 3.11, а показано схему, що зветься схемою з колекторною стабілізацією або з негативним зворотним зв'язком за напругою. Схема, подана на рис. 3.11, б, називається схемою з емітерною стабілізацією або схемою з негативним зворотним зв'язком за струмом.

Крім зазначених, застосовують схеми з використанням нелінійних елементів (діодів), тобто схеми температурної компенсації (рис. 3.11, в). Найбільш часто застосовуються схеми, зображені на рис. 3.11,б і 3.11,в. Остання широко використовується в інтегральних схемах.

а) б) в)

   

Рисунок 3.11  Схеми температурної стабілізації робочої точки: а) схема колекторної стабілізації; б) схема емітерної стабілізації; в) схема температурної компенсації.

Типові підсилювальні каскади на біполярних транзисторах відрізняються схемою підключення транзистора: із загальним емітером (ЗЕ), із загальною базою (ЗБ) і з загальним колектором (ЗК).

Спрощена схема підсилювального каскаду з загальним емітером зображена на рис. 3.12. Робоча точка визначається вибором значень і полярності напруг живлення Е_К і Е_Б та опорів резисторів R_К, R_Б.

Джерело сигналу подано у виді ЕРС Е_Г і внутрішнього опору R_Г. Через розділовий конденсатор С_Р1 перемінна складова сигналу подається на вхід транзистора, тому що конденсатор розділяє джерело сигналу і вхід підсилювача за постійною складовою. При цьому виключається вплив на режим роботи транзистора постійної складової.

За відсутності сигналу (е_г=0) у транзисторі протікають постійні складові струмів I_КРТі I_БРТ, обумовлені напругою робочої точки U_КРТі U_БРТ.