Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы: углубить и закрепить полученные знания по принципу действия, устройству и характеристикам электрон­ных усилителей переменного тока.

1 Общие сведения об электронных усилителях

Усилителями называют устройства, предназначенные для усиления электрических сигналов. Непосредственно усиление сигналов осуществляется усилительными элемента­ми за счет электроэнергии, потребляемой от источников пита­ния.

Свойства усилителей характеризуют рядом эксплуатацион­ных и качественных показателей. К эксплуатационным пока­зателям относят коэффициенты усиления, чувствительность, мощность на выходе и коэффициент полезного действия. Качественными показателями работы усилителя являются диапазон усиливаемых частот, вносимые усилителем искажения, уровень помех и т.д.

Коэффициент усиления по напряжению, току или мощности показывает, во сколько раз напряжение, ток или мощность на выходе усилителя больше, чем его зна­чения на входе. Коэффициент усиления определяется как отно­шение напряжения, тока или мощности на выходе усилителя к его одноимённому значению на входе:

(1)

Основной задачей усилителя является усиление электрического сигнала (по току, напряжению или мощности), соз­даваемого датчиком сигнала, до величины, необходимой для приведения в действие какого-либо устройства (нагрузки), например, реле, элементов индикации, акустических излучателей, электроприводов и т.д. Прос­тейший усилитель, в котором используется усилительный элемент, в большинстве случаев не может обеспечить требуемого усиления. Поэтому современные усилители содержат несколько усилительных приборов, каждый из которых в сочетании с различными пассивными элементами образует каскад усиления. На рис. 1 показан многокаскадный усилитель, состоящий из каскадов предварительного усиления и выходного (оконечного) каскада.

В каскадах предварительного усиления от каскада к каскаду происходит повышение уровня сигнала до величины, при которой выходной каскад создает в нагрузке заданную выход­ную мощность. В многокаскадных усилителях выходкой сигнал предыдущего каскада является входным для последующего.

Существует три основных способа связи между каскадами в многокаскадном усилителе: связь через разделительные конденсаторы, или RС-связь, непосредственная или галь­ваническая связь и связь с помощью трансформаторов (тран­сформаторная связь). Наибольшее распространение в схемах усилителей переменного тока получила RС–связь.

Если усилительное устройство состоит из нескольких последовательно включённых каскадов, то его общий коэффи­циент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов

К = К₁  К₂  К₃  …  К_n (2)

где n – число каскадов.

Выходная мощность усилителя зависит от напряжения на его входе. Номинальное входное напряжение U_ВХ, при кото­ром усилитель отдает в нагрузку заданную выходную мощность, называют чувствительностью усилителя.

Номинальная выходная мощность, отдаваемая усилителем в нагрузку, Р_Н при синусоидальной форме выходного напря­жения и тока равна

Р_ВЫХ = I_ВЫХ  U_ВЫХ = I²_ВЫХ  R_Н = U²_ВЫХ / R_Н, (3)

где U_ВЫХ, I_ВЫХ – действующие значения напряжения и тока на резисторе нагрузки R_Н.

Работа усилителя описывается двумя характеристиками: амплитудной и частотной (её часто называют амплитудно-частотной), приведенными на рис. 2.

Амплитудная характеристика усилите­ля представляет собой зависимость выходного напряжения от входного U_ВЫХ = f(U_ВХ) при f_ВХ=const (рис. 2, а). Иногда определяют амплитудную характеристику как зависимость коэффициента усиления по напряжению от входного сиг­нала постоянной частоты K_U = f(U_ВХ). Обе эти зависимости приведены на рис.2, а.



Отклонение реальной амплитудной характеристики от иде­альной прямой (см. пунктирные линии на рис. 2, а) в области малых входных сигналов (левее точки а) происходит за счет напряжения собственных шумов U_Ш в выходной цепи усилителя. Напряжение шумов обусловлено пульсациями напряжения ис­точника питания, а также напряжением нестационарных процес­сов, определяемых структурой активных и пассивных элемен­тов схемы.

При слишком больших значениях входного сигнала (правее точки б) амплитудная характеристика искривляется из-за перегрузки усилительных элементов. Это значит, что усилительный элемент работает на нелинейных участках своих характеристик, что обусловливает ограничение амплитуды выход­ного сигнала и искажение его формы.

Отношение максимального к минимальному значению вход­ных напряжений, усиливаемых усилителем без искажений, характеризует динамический диапазон усилителя.

(4)

Динамический диапазон можно определить по амплитудной характеристи­ке усилителя. В пределах динамического диапазона коэффици­ент усиления практически не изменяется (см. затененную область на рис. 2, а).

В рабочем диапазоне амплитуд входного сигнала U_{ВХ МАКС} – U_{ВХ МИН} амплитудная характеристика имеет форму практически прямой линии (участок а-б), что свидетельствует о линейной зависимости U_ВЫХ = f(U_ВХ), а угол ее наклона  определяется значением коэффициента усиления усилителя на данной частоте (tg = U_ВЫХ /U_ВХ).

Частотная характеристика усилителя представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты усиливаемых колебаний K_U = f(F) при U_ВХ= const. Графическое изображение частот­ной характеристики усилителя с RС–связью показано на рис. 2, б. Как видно из графика, коэффициент уси­ления не остается постоянным на разных частотах, а имеет явно выраженный “завал” (снижение) на низких и высоких частотах. Это свойство усилителя обуславливает частотные искажения – отклонение формы выходного сигнала от входного с изменением его частоты.

В области средних частот коэффициент усиления практически не зависит от частоты. Снижение коэффициента усиления на низких и высоких частотах связано с влиянием на сигнал реактивных элементов, входящих в состав усилителя и объясняется следующим.

С переходом в область низких частот заметно увеличивается падение напряжения на разделительных конденсаторах межкаскадной связи (см. конденсатор С_Р1-2 на рис. ниже). Это вызвано тем, что с уменьшением частоты емкостное сопротивление конденсатора увеличивается, как видно из формулы:

(5)

где Х_С – емкостное сопротивление конденсатора;

f – частота входного сигнала;

С – емкость разделительного конденсатора.

С ледовательно, на входном сопротивлении R_{ВХ 2} следующего каскада (см. рис. справа), составляющем с конденсатором связи делитель напряжения, создастся меньшее входное напряжение (вспомнить принцип действия делителя напряжения), что, естественно, приведет к уменьшению U_ВЫХ каскада и коэффициента усиления.

Действительно, из свойств расмотренного делителя напряжения,

(6)

откуда видно, что с ростом X_СР (при снижении частоты f входного сиг-

нала в формуле 5) напряжение U_ВХ2 уменьшается, а значит уменьшается и общий выходной сигнал усилителя.

В области верхних частот на работу усилителя, а сле­довательно и на коэффициент усиления, существенно влияют междуэлектродные ёмкости транзисторов и других элементов схемы. Для уяснения этого явления рассмотрим обобщённую схему выходной цепи транзисторного усилителя, приведённую на рис. 3, на которой показаны основные междуэлектродные ёмкости транзистора и входная ёмкость следующего каскада С_ВХ2.

Межэлектродные ёмкости представляют собой ёмкости p-n переходов, в которых запирающий слой играет роль диэлектрика, а примыкающие к нему ионные слои являются обкладками конденсаторов. Из рисунка видно, что выходная ёмкость C_КЭ определяется суммой ёмкостей коллекторного C_КБ и базового C_БЭ p-n переходов. Из правила последовательного соединения емкостей известно, что эквивалентная им ёмкость определяется выражением

(7)

и будет меньше наименьшей из них. Поскольку коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, ширина запирающего слоя велика и, следовательно, ёмкость С_КБ очень мала (для НЧ транзисторов она порядка 2060 пФ).

Напомним, что ёмкость плоского конденсатора может быть найдена по формуле: С =  S / h, где  – диэлектрическая постоянная, S – площадь обкладок (p-n перехода), h – толщина диэлектрика (ширина запирающего слоя).

Следовательно, ещё меньше будет выходная ёмкость С_КЭ, емкостное сопротивление которой в соответствии с формулой (5) на низких и средних частотах огромно и не влияет на работу транзисторного каскада усиления.

Из рис. 16 также видно, что переменная составляющая сигнала с коллектора транзистора поступает на следующий каскад через разделительный конденсатор С_Р1-2 и выделяется на входном сопротивлении каскада R_ВХ2. Поскольку ёмкость разделительного конденсатора С_Р1-2 обычно велика и составляет десятки микрофарад, его емкостное сопротивление (в соответствии с формулой 5) на высокой частоте ничтожно и им в рассуждениях можно пренебречь. В то же время параллельно входному сопротивлению каскада R_ВХ2 на частоте сигнала оказываются подключёнными ёмкости С_КЭ транзистора и входная ёмкость следующего каскада С_ВХ2, общая ёмкость которых равна сумме их емкостей. “Невидимые” на низких и средних частотах из-за своей малости, на высокой частоте они начинают шунтировать (уменьшать, см. формулу 5) сопротивление R_ВХ2, являющееся нижним плечом делителя напряжения R_K – R_ВХ2. Следствием этого является снижение напряжения U_ВХ2 и, соответственно, общего коэффициента усиления, о чём свидетельствует “завал” частотной характеристики в области высоких частот.

Непостоянство коэффициента усиления по частоте приводит к частотным искажениям, которые оцениваются коэф­фициентом частотных искажений. Коэффициент частотных иска­жений М равен отношению коэффициента усиления на средней частоте К_СР, к коэффициенту усиления на данной частоте К_f

(8)

Диапазон рабочих частот усилителя, или полоса пропускания, равная f = f_В – f_Н (см. рис. 2, б), оценивается областью час­тот, в пределах которой частотные искажения не превышают заданной величины. Обычно полоса пропускания лежит между верхней f_В и нижней f_Н граничными частотами, на которых коэффициент усиления уменьшается до 0,7 от его значения на средних частотах (или от максимального значения). В усилительной технике широко применяется логарифмический масштаб, в котором уменьшение коэффициента усиления от значения К_МАКС в пределах полосы пропускания усилителя не превышает 3 децибел:

К_U(ДБ) = 20 lg K_max / 0,7 K_max = 20 lg 1,43  3 дб, (9)

Для этих частот коэффициенты частотных искажений равны

(10)

где К_Н, К_В – коэффициенты усиления соответственно на ниж­них

и верхних частотах.

И з определения коэффициента частотных искажений сле­дует, что если М > 1, то частотная характеристика в облас­ти данной частоты имеет завал, а если М < 1, то – подъем.

Коэффициент частотных искажений многокаскадного уси­лителя равен произведению коэффициентов частотных искажений отдельных каскадов

М = М₁  М₂  М₃ …  М_n (11)

Следовательно, частотные искажения, возникающие в одном каскаде усилителя, могут быть скомпенсированы в другом, чтобы общий коэффициент частотных искажений не выходил за пределы заданного.

Свойства усилителя существенно изменяются при введении отрицательной обратной связи (ООС), что находит отражение и во внешнем виде обеих рассмотренных характеристик.

Основным действием ООС, на котором базируются все её проявления, является снижение коэффициента усиления усилителя. Напомним вкратце суть действия ОС.

Упрощенная структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом передачи  = U_ОС/ U_ВЫХ (не путать с коэффициентом усиления по току  для транзистора в схеме с общим эмиттером) приведена на рис. 4.

Если сигнал обратной связи U_ОС, поступающий с выхода усилителя на его вход, противодействует входному сигналу U_ВХ (т.е. их действия находятся в противофазе), то такая ОС называется отрицательной³. Коэффициент усиления (по напряжению) усилителя, охваченного ООС, определяется выражением:

, (12)

из которого видно, что коэффициент усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью К^ООС, в 1/(1+К) меньше коэффициента усиления самого усилителя К.

Используя в своих рассуждениях выражение (12), мы сможем обнаружить влияние ООС на характеристики усилителя.

Так, при построении амплитудной характеристики усилителя с ООС, каждому значению U_ВХ будет соответствовать напряжение U_ВЫХ меньшее, чем при отсутствии ООС. Следовательно, экспериментальные точки и сама кривая пройдут ниже характеристики ЭУ без ООС (на рис. 2, а не показано), а динамический диапазон усилителя (см. формулу 4) расширится.

Изменения частотной характеристики при введении ООС обусловлены следующим.

В сред­ней области частот, где выходное напряжение является наи­большим, напряжение обратной связи, определяемое выражением U_OC=  U_ВЫХ (см. рис.2), оказывается также наибольшим. Это приводит к значительному спаду усиления и результирующего выходного напряжения на средних частотах. В об­ласти нижних и верхних частот действие ООС сказывается сла­бее вследствие меньшего значения выходного напряжения и соответственно меньшей величины U_OC. Поэтому влияние отрицательной обратной связи на средних частотах сказывается сильнее, чем на крайних частотах. Вследствие этого частотная характеристика усилителя с ООС (см. рис. 2, б) рас­полагается ниже кривой ЧХ без ООС и становится более прямолинейной (сглаженной). В том случае, когда на частотной характеристике усилителя име­ется локальный подъем, то есть возрастает коэффициент усиления, дей­ствие ООС носит обратный характер и также вызывает спрямле­ние частотной характеристики. Совершенно очевидно, что спрям­ление формы частотной характеристики усилителя, вызванное действием ООС, сопровождается расширением полосы пропускания (то есть f_ООС > f, где f_ООС = f_В^ООС – f_Н^ООС) и, следовательно, уменьшением частотный искажений в соответствии с формулой (8) .

Нелинейные искажения проявляются в искажении формы выходного сигнала. Они обусловлены нелинейностью входных и выходных характеристик усилительных элементов (транзис­торов, электронных ламп), а также наличием в схеме других нелинейных элементов. ООС также уменьшает и нелинейные ис­кажения.

Для подтверждения этого, допустим, что при входном напряжении U_ВХ усилительный каскад без обратной связи дает на выходе, кроме напряжения такой же формы, как входное, еще напряжение искажений U_И. При охвате каскада отрицательной обратной связью на его вход, кроме напряжения сигнала U_ВХ, будет подаваться с выхода также напряжение искажений U_И. При неизменном значении напря­жения входного сигнала, поступающего на вход каскада, ох­ваченного ООС, уменьшения нелинейных искажений не наблюдается так как обратная связь уменьшает примерно одинаково как по­лезный сигнал, так и напряжение искажений U_И. Однако на­пряжение полезного сигнала на входе можно довести до преж­него уровня увеличением коэффициента усиления предыдущего каскада. Поэтому уровень полезного сигнала на выходе каска­да повысится, а все мешающие напряжения, возникающие толь­ко в каскаде, охваченном ООС, уменьшатся. Это приведет к уменьшению уровня нелинейных искажений. Действительно, при введении ООС на выходе каскада возникает новее напряжение искажений U_И^ООС, равное разности напряжения U_И, вноси­мого усилительным каскадом, и напряжения U_И^ООС прошедшее через цепь ОС усилителя:

U_И^ООС = U_И – К U_И^ООС (13)

Отсюда

Таким образом, ООС уменьшает искажения, вносимые уси­лительным каскадом, в (1 + К) раз.

Коэффициент полезного действия усили­теля характеризует его экономичность и определяется как от­ношение полезной мощности сигнала Р_ВЫХ, отдаваемой уси­лителем нагрузке, к общей мощности Р_О, потребляемой им от источника питания,

(14)

2 Схема исследуемого усилителя

В лабораторной работе проводится исследование двухкаскадного транзисторного усилителя переменного тока с RC –связью, схема которого приведена на рис. 5.

Рис. 5 Схема транзисторного усилителя с RС – связью

Назначение элементов схемы:

R1 и R2, R3 и R4 – делители напряжения;

R_К1, R_К2 – резисторы нагрузки;

С1 … С5 – разделительные конденсаторы;

R_Э1, R_Э2 – резисторы цепи эмиттера для стабилизации точки

покоя при повышении температуры;

С_Э1, С_Э2 – шунтирующие конденсаторы для устранения отри-

цательной обратной связи по пере­менному току.

Каскады усиления по составу и назначению элементов оди­наковы, поэтому рассмотрим работу элементов первого каскада, используя фрагмент схемы, приведенный на рис. 6.

Д елитель напряжения, состоящий из последовательно вклю­ченных резисторов R1 и R2, а также резистор R_Э1 образу­ют цепи смещения и температурной стабилизации точки покоя. При отсутствии входного сигнала (U_ВХ=0) по делителю напряжения про­текает ток делителя I_Д, равный

, (15)

а по резистору R_Э1 ток эмиттера I_Э.

Рис. 6 К пояснению работы входной цепи

транзистора

Токи делителя и эмиттера создают на соответствующих резисторах падения напря­жения

U_R2 = I_Д R2; U_RЭ1 = I_Э R_Э1 (16)

Напряжение U_R2 приложено к цепочке из двух последовательно включенных сопротивлений: резистора R_Э1 и p-n перехода транзистора. Следовательно, в соответствии с законом Кирхгофа при указанных на рис. 6 направлениях токов I_Э и I_Б, можно записать:

U_R2 = U_RЭ1 + U_БЭ (17)

Из выражения (29) можно найти напряжение смещения ⁴, приложенное к эмиттерному перехо­ду (при U_ВХ=0):

U_БЭ = U_R2 – U_RЭ1= U_R2 – I_Э R_Э1 (18)

При этом сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают так, чтобы ток делителя I_Д, протекающий через них, был в несколько раз больше тока базы I_Б при отсутствии входного сигнала. Обычно принимают I_Д  5I_Б..

Н еобходимость выполнения этого условия объясняется тем, что при параллельном включении резисторов (в данном случае R2   R_Э1+ R_p-n) общее сопротивление определяется наименьшим из них. При выполнении условия R2 < (R_Э1+ R_p-n) незначительные изменения большего сопротивления Б-Э перехода транзистора не приведет к существенному изменению сопротивления нижнего плеча делителя напряжения, что в итоге обеспечивает поддержание напряжения U_R2  const

Рассмотренная схема с делителем напряжения на входе называется схемой смещения фиксированным напряжением ­(т.к. U_R2  const)

Однако это напряжение, как было показано выше, не подается непосредственно на вход транзистора. Наличие резистора R_Э1 в цепи эмиттера определяет особенность подачи напряжения смещения между базой и эмиттером транзистора, что видно из выражения (18). Такое решение позволяет не только задать режим работы транзистора, но и обеспечить его постоянство в условиях значительного изменения параметров транзистора под действием температуры. Поэтому схему, содержащую резистор R_Э1 в цепи эмиттера называют схемой эмиттерной температурной стабилизации.

Д ействительно, с увеличением температуры ток эмиттера I_Э увеличивается, поэтому увеличивается падение напряжения на резисторе U_RЭ1. Напряжение на резисторе R2 от окружающей температуры не зависит (так как не зависят от температуры параметры Е_К, R1 и R2). Поэтому, как следует из выражения (30), с возрастанием температуры и ростом тока I_Э, напряжение смещения U_БЭ автоматически уменьшится. Уменьшение напряжения U_БЭ приводит к снижению ба­зового, а следовательно и коллекторного, тока. В результате этого режим работы транзистора будет восстановлен.

Рассмотренное выше влияние выходного тока эмиттера I_Э на входные цепи для термостабили­зации точки покоя является не чем иным, как проявление отрицательной обратной связи по постоянному току.

Напряжение обратной связи создается на резисторе R_Э1 и оно пропорционально току эмиттера (т.к. U_ОС = U_RЭ1 = I_Э R_Э1). Для определения знака обратной связи достаточно обозначить полярность напряжений на резисторах R_Э и R₂ (как показано на рис 19) и сравнить их действие на транзистор. Здесь напряжение обратной связи U_ОС = U_RЭ1 и входное напря­жение u_ВХ = U_R2 по своему действию находятся в противофазе: напряжение u_ВХ, приложенное к транзистору в указанной на резисторе R₂ полярности, стремится его открыть, а U_ОС =I_ЭR_Э1 – закрыть (т.к.  I_Э и U_ОС является обратным для p-n перехода). Следовательно, в данном случае имеет место отрицательная обратная связь (ООС) по току (I_Э). Такая обратная связь называется мест­ной, так как она действует только для одного каскада усиле­ния

ООС уменьшает коэффициент усиления каскада (усилителя) для сигнала, её вызвавшего (например, для температурных (вредных и медленных!) изменений тока I_Э) и это её достоинство. В то же время при наличии входного сигнала u_ВХ соответствующие ему изменения тока базы I_Б вызывают увеличенные в  раз изменения тока коллектора и эмиттера (полезные и быстрые) I_Э  I_К = I_Б, которые тоже будут формировать на резисторе R_Э ООС, но уже не желательную.

Для устранения этой отрицательной обратной связи по перемен­ному току при наличии входного сигнала, резистор R_Э1 шунтируют конденсатором С_Э1. Его емкостное сопро­тивление на частоте входного сигнала должно быть значительно меньше сопротивления резистора R_Э1 (т.е. х_СЭ << R_Э).

Усилитель работает следующим образом (см. рис. 5). Входной сигнал ~u_ВХ поступает на делитель переменного напряжения, состоящий из конденсатора С1 и резистора R2. Как мы видим, этот резистор является нижним плечом двух делителей напряжения: постоянного тока (от Е_К) и переменного (от u_ВХ). Следовательно, возникающее на нём падение напряжения определяется токами, создаваемыми этими источниками. Поскольку ток делителя смещения I_Д течёт всегда в одном направлении (от плюса Е_К к его минусу), а направление входного тока i_ВХ определяется фазой входного напряжения u_ВХ и дважды изменяется за период, можно записать условия формирования напряжения на резисторе R2:

U_R2 = (I_Д  i_ВХ)  R2 (19)

При отсутствии входного сигнала (u_ВХ = 0) входной ток i_ВХ = 0 и на резисторе R2 создаётся постоянное напряжение (см. выражение 28), определяющее начальное положение рабочей точки.

С приходом входного сигнала (u_ВХ  0) входной ток i_ВХ то складывается с током делителя смещения I_Д, то вычитается из него, вызывая соответствующие изменения напряжения U_R2. Это изменяющееся напряжение подается на участок база-эмиттер транзистора VT1 (влияние резистора R_Э1 на частоте сигнала исключено подключённым к нему конденсатором С_Э1) и изменяет ток базы I_Б в большую и меньшую стороны относительно начального его значения.

Изменение тока базы во входной цепи транзистора вызывает значительно большие изменения тока коллектора I_К в выходной цепи (напомним, что I_К =   I_Б, где  – коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ, достигающий значений 100  1000). Этот ток, проходя по резистору нагрузки R_К, создаёт на нём изменяющееся выходное напряжение усилительного каскада в соответствии с уравнением динамического режима:

U_КЭ1 = Е_К – I_К1 R_К1 (20)

Усиленное выходное наполнение U_ВЫХ снимается с участка коллектор-эмиттер первого транзистора и через разделитель­ный конденсатор С2 подается на вход второго усилительного ка­скада. Здесь сигнал еще больше усиливается и через конден­сатор С3 поступает на выход.

Если на вход первого каскада усилителя поступает положительная (относительно общего провода!) полуволна входного сигна­ла, то в соответствии с выражением (19) напряжение на резисторе R2 уменьшается (т.к. i_ВХ течет по R2 сверху вниз и вычитается из I_Д) и, следовательно, уменьшается напряжение U_БЭ = U_R2 – U_RЭ, что вызывает прикрывание транзистора (относительно исходного состояния при u_ВХ = 0). Это сопровождается уменьшением коллекторного тока I_К1. В свою очередь падение напряжения на сопротивлении резисто­ра R_К1 за счет уменьшающегося коллекторного тока I_К1, уменьшается, а напряжение на коллекторе U_КЭ1 по абсолютной вели­чине увеличивается (см. выражение (8)), т.е. формируется отрицательная полуволна выходного напряжения. При поступлении отрицательной полуволны входного сигнала картина меняется на обратную. Из этого следует, что усилительный каскад по схеме с ОЭ наряду с уси­лением входного сигнала меняет его фазу на 180°. Говорят, что входной и выходной сигналы находятся в противофазе.

Рассмотрим частотную характеристику усилителя (см. рисунок 2, б). В области средних частот коэффициент усиления макси­мальный. При понижении частоты входного сигнала емкостное сопротивление (см. формулу (5)) разделительных конденсаторов С1, С2, С4 возрастает (так же, как и остальных конденсаторов, входящих в схему усилителя). Поэтому падение напряжения на этих конденсаторах под действием переменного тока увеличивает­ся. В результате этого уменьшается выходное напряжение, сни­маемое с резисторов R2 и R4 после разделительных конденсаторов, как элементов делителей переменного напряжения. Так как входное напряжение не изменяется, а выходное умень­шается, то, следовательно, уменьшается и коэффициент уси­ления.

Кроме того, с понижением частоты усиливаемого сигнала увеличивается также и емкостное сопротивление шунтирующих конденсаторов С_Э. В результате этого увеличивается отри­цательная обратная связь по переменному току, так как теперь конденсаторы С_Э будет оказывать переменному току большее сопротивление, чем на средних частотах, и меньше шунтировать резистор R_Э, на котором создается ООС. Снижение коэффици­ента усиления тем больше, чем ниже частота входного сигна­ла.

С увеличением частоты входного сигнала емкостное сопро­тивление разделительных, конденсаторов уменьшается настолько, что падением напряжения на них уже можно пренебречь. Сущест­венное влияние на работу усилителя, как было показано выше, начинают оказывать ем­кость коллекторного р-n перехода транзистора и шунтирую­щий конденсатор С_Э. Сопротивление этих элементов стано­вится настолько малым, что они шунтируют выходную цепь уси­лительного каскада. А это приводит к снижению коэффициента усиления.

Для уменьшения спада частотной характеристики в облас­ти низких частот емкость разделительного конденсатора уве­личивают до десятков микрофарад. В области верхних частот уменьшения спада частотной характеристики можно достигнуть снижением величины сопротивления нагрузки.

Выше была, рассмотрена местная обратная связь. Кроме местной ОС существует и общая обратная связь, связывающая выход всего усилителя с его входом. Действительно, последо­вательное соединение резисторов R5 и R_Э1 является дели­телем напряжения для выходного сигнала U_ВЫХ. Напряжение об­ратной связи создается на резисторе R_Э1. При любой поляр­ности входного сигнала напряжение обратной связи и напряжение входного сигнала будут находиться в противофазе, следовательно, обратная связь будет отрицательной. Напряжение обратной свя­зи можно определить так. Ток, протекающий по делителю на­пряжения, состоящего из R5 и R_Э1, равен

. (21)

Тогда напряжение обратной связи, снимаемое с резистора R_Э1,

(22)

будет пропорционально напряжению выхода. Следовательно, имеем отрицательную обратную связь по напряжению. Введение общей отрицательной обратной связи позволяет увеличить диапазон рабочих частот (полосу пропускания) усилителя.