Тема№5. Підсилювачі електричних сигналів

2. Принцип побудови підсилювальних каскадів

Багато підсилювачів складаються з декількох ступенів, що здійснюють
послідовне посилення сигналу. Зазвичай щабель посилення називається
каскадом.

Принцип побудови й роботи різних підсилювачів зручно показати на
прикладі структурної схеми рис. 11.
Основним елементом підсилювача є підсилювальний елемент ПЕ,
функцію якого виконує біполярний або польовий транзистор і резистор R.
Разом з напругою електроживлення Е. Ці елементи утворюють вихідний
ланцюг підсилювача. Посилюваний сигнал Uвх , прийнятий на рис.11
синусоїдальним, подається на вхід ПЕ. Вихідний сигнал знімається з виходу
ПЕ або з резистора R. Зміна вихідного сигналу створюється в результаті
зміни опору ПЕ й, отже, струму i у вихідному ланцюзі під впливом вхідної
напруги.
Процес посилення ґрунтується на перетворенні енергії джерела
постійної напруги Е в енергію змінної напруги у вихідному ланцюзі за
рахунок зміни опору ПЕ за законом, що задається вхідним сигналом.
Через використання для електроживлення джерела постійного напруга
Е струм i у вихідному ланцюзі підсилювача є односпрямованим (рис. 11, а).
При цьому змінний струм і напруга вихідного ланцюга, пропорційні струму
й напрузі вхідного сигналу, варто розглядати як змінні складові сумарних
струму й напруги, що накладаються на їх постійні складові Iп , (рис.11, б).
Зв'язок між постійними й складовими повинен бути такий, щоб амплітудні
значення змінних не перевищували постійних складових, тобто Iп > Im,
Uп ³Um.
Невиконання цих умов приведе до викривлення форми вихідного сигналу.
Таким чином, для забезпечення роботи підсилювального каскаду при
змінному вхідному сигналі в його вихідному ланцюзі повинні бути створені
постійні складові струму Iп і напруги Uп.

Рисунок 11 - Принцип побудови (а) і часові діаграми (б) роботи
підсилювального каскаду

Це завдання вирішують шляхом подачі у вхідний ланцюг підсилювача
крім посилюваного сигналу відповідної постійної напруги Uвхcп або струму
Iвхcп . Постійні складові струми й напруги при відсутності вхідного сигналу
визначають режим спокою підсилювача. Таким чином, параметри режиму
спокою
Iвхcп , Uвхcп , Uвихcп , Iвихcп характеризують електричний стан схеми при
відсутності вхідного сигналу.
Підсилювальні властивості підсилювача ґрунтуються на наступному:
при подачі на керований елемент напруги або струму вхідного сигналу
змінюється опір ПЕ, внаслідок чого в струмі вихідного ланцюга створюється
змінна частина.
Показники підсилювальних каскадів залежать від способу включення
транзистора, що виконує роль керованого елемента.