1. Почему ток базы составляет лишь несколько процентов от тока коллектора?

Приложенное к эмиттерному переходу напряжение эмиттер – база U_бэ является для него прямым, под его действием электроны переходят из базы в эмиттер, а дырки – из эмиттера в базу – возникает прямой ток через эмиттерный переход.

При этом база насыщается дырками, которые являются для неё неосновными носителями заряда и для них коллекторный переход открыт (ускоряющее поле). Поскольку слой базы очень тонкий, большинство дырок не рекомбинируют и достигают коллектора, то есть I_к >> I_б .

2. Объясните амплитудную характеристику усилителя. Чем вызваны изменения коэффициента усиления в области малых и больших сигналов?

U_вых = f(U_вх)_=const

1 – область внутренних шумов усилителя. Даже при отсутствии входного сигнала на выходе присутствует хаотический шумовой сигнал. Шумы обусловлены температурными шумами элементов (тепловой шум), дискретной природой электричества (квантовый), избыточными шумами АЭ. Внутренние шумы ограничивают возможность усиления слабых сигналов снизу. Для уменьшения тепловых шумов активные элементы охлаждают (жидким гелием, азотом).

2 – область линейного усиления. U_вх = k_uU_вх, tg  k_u

3 – область ограничения выходного сигнала (нелинейных искажений выходного сигнала). Ограничение обусловлено либо мощностью источника питания, либо нелинейностью ВАХ активного элемента.

D = - это есть динамический диапазон усиления – возможность усилителя усиливать как слабые, так и сильные сигналы.

Изменения коэффициента усиления вызваны нелинейной зависимостью выходного напряжения U_вых от выходного U_вх.

3. Объясните частотную характеристику усилителя. Чем вызваны ограничения полосы рабочих частот сверху и снизу?

Частотная характеристика представляет собой зависимость коэффициента усиления K_u от частоты сигнала f. Коэффициент усиления уменьшается на нижних частотах вследствие увеличения реактивного сопротивления разделительных конденсаторов X_c = 1/(ωС), включённых последовательно в цепях прохождения сигналов. В результате большая часть напряжения падает на этих конденсаторах и выходное напряжение уменьшается. Уменьшение коэффициента усиления на верхних частотах объясняется уменьшением реактивного сопротивления ёмкости, включённой как бы параллельно нагрузочному сопротивлению на выходе усилителя.

Спад усиления на ВЧ и НЧ обусловлен наличием реактивных элементов в усилителе и конечным быстродействием усилительного элемента.

4. Что нужно изменить в схеме при увеличении (уменьшении) напряжения питания в 2 раза? Какие характеристики усилителя при этом изменятся и как?

Для увеличения напряжения питания в 2 раза в схеме нужно сопротивление резистора находящегося между коллектором и источником питания R_к увеличить в 2 раза согласно формуле R_к ≈ . Или увеличивая сопротивлениеR₁, или уменьшая сопротивление R₂, добиться того чтобы напряжение питания увеличилось в 2 раза (R₁ =). При этом коэффициент усиления по напряжению увеличится в 2 раза. Соответственно увеличиться амплитуда выходного напряжения в 2 раза.