Предварительный каскад УНЧ

Усилители низкой частоты в основном предназначены для обеспечения заданной мощности на выходном устройстве, в качестве которого может быть - громкоговоритель, записывающая головка магнитофона, обмотка реле, катушка измерительного прибора и т. д. Источниками входного сигнала являются звукосниматель, фотоэлемент и всевозможные преобразователи неэлектрических величин в электрические. Как правило, входной сигнал очень мал, его значение недостаточно для нормальной работы усилителя. В связи с этим перед усилителем мощности включают один или несколько каскадов предварительного усиления, выполняющих функции усилителей напряжения.

В предварительных каскадах УНЧ в качестве нагрузки чаще всего используют резисторы; их собирают как на лампах, так и на транзисторах.

Усилители на биполярных транзисторах обычно собирают по схеме с общим эмиттером. Рассмотрим работу такого каскада (рис. 26). Напряжение синусоидального сигнала и_вх подают на участок база - эмиттер через разделительный конденсатор С_р], что создает пульсацию тока базы относительно постоянной составляющей 1_б0. Значение 1_б0 определяется напряжением источника Е_к и сопротивлением резистора R₆. Изменение тока базы вызывает соответствующее изменение тока коллектора, проходящего по сопротивлению нагрузки R_H. Переменная составляющая тока коллектора создает на сопротивлении нагрузки R_k усиленное по амплитуде падение напряжения и_вых.

Расчет такого каскада можно произвести графически с использованием приведенных на рис 27 входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с ОЭ. Если сопротивление нагрузки R_H и напряжение источника Е_к заданы, то положение линии нагрузки определяется точками C и D. При этом точка D задана значением Е_к, а точка С - током . Линия нагрузки CD пересекает семейство выходных характеристик. Выбираем рабочий участок на линии нагрузки так, чтобы искажения сигнала при усилении были минимальны. Для этого точки пересечения линии CD с выходными характеристиками должны находиться в пределах прямолинейных участков последних Этому требованию соответствует участок АВ линии нагрузки.

Рабочая точка при синусоидальном входном сигнале находится в середине этого участка - точка О. Проекция отрезка АО на ось ординат определяет амплитуду коллекторного тока, а проекция того же отрезка на ось абсцисс - амплитуду переменной составляющей коллекторного напряжения. Рабочая точка О определяет ток коллектора 1₆₀ и напряжение на коллекторе и _юо соответствующие режиму покоя.

Кроме того, точка О определяет ток покоя базы l₆₀, а следовательно, и положение рабочей точки О' на входной характеристике (рис. 27, а, б). Точкам А и В выходных характеристик соответствуют точки А 'и В' на входной характеристике. Проекция отрезка А 'О ' на ось абсцисс определяет амплитуду входного сигнала U_exm, при которой будет обеспечен режим минимальных искажений.

Строго говоря, U_exm, необходимо определять по семейству входных характеристик. Но так как входные характеристики при различных значениях напряжения U_K3, отличаются незначительно, на практике пользуются входной характеристикой, соответствующей среднему значению U_K3=U_K3 о.