Усиление тока

Усилитель — это приспособление для увеличения входного сигнала. Электронные усилители увеличивают малые входные сигналы и образуют большие входные сигналы. На входе может быть ток или напряжение. Ра­нее было показано, что малый ток базы I_ь управляет гораздо большим током I_с, идущим от коллектора к эмиттеру через транзистор, и I_е = I_с +I_ь- По­скольку малый ток базы управляет большим током от коллектора к эмит­теру, то транзистор работает как уси­литель тока. Коэффициент усиления постоянного тока равен отношению стабильного тока коллектора к ста­бильному току базы:  h_FE =  I_c/I_b

Усилительная функция транзисто­ра может быть продемонстрирована с помощью цепи, показанной на ри­сунке 1. Для изменения тока, идущего через базу, применяется перемен­ное сопротивление, при этом будет изменяться и ток коллектора. Обрати­те внимание на постоянное сопротив­ление, которое не дает току базы ста­новиться настолько большим, чтобы повредить транзистор. Изменения зна­чений токов базы и коллектора по­казывают, что ток усиливается тран­зистором. Для транзистора с изменяю­щимися постоянными токами коэффи­циент усиления тока h_FE определяется по формуле

h_FE = изменение тока коллектора Δ I_c / изменение тока базы ΔI_b

Для транзистора ВС 108 типичны­ми значениями могут быть следующие: изменение тока базы с 10 мкА до 60 мкА приводит к изменению тока коллектора с 5 мА до 25 мА. Коэффи­циент усиления тока

h_FE = Δ I_c / ΔI_b = (25 - 5) * 10^-3  / (60 - 10) * 10 ^-6 = 400

Обратите внимание на то, что оба тока находятся в фазе в ходе изменения.

Усиление напряжения

Обычно усилители применяются для усиления напряжения, а не тока. Практическими примерами использо­вания транзисторных усилителей на­пряжения являются устройства связи, 

сигнализации и радиол Усиление на­пряжения может быть достигнуто включением нагрузочного резистора в цепь коллекторного вывода транзисто­ра. Если к базе транзистора прило­жено переменное напряжение, то об­разуется изменяющийся ток базы, ко­торый будет усилен транзистором. Усиленный выходной ток, проходя че­рез нагрузочный резистор, образует изменяющееся усиленное выходное на­пряжение. Использование различных сопротивлений нагрузочного резисто­ра позволяет менять значение выход­ного напряжения.

Простой усилитель с одним тран­зистором показан на рисунке 2. Два резистора R₁ и R₂ действуют как делитель напряжения для образова­ния нужного смещения на базе тран­зистора. R_L, является нагрузочным ре­зистором, на котором будет создавать­ся выходное напряжение, а резистор R_e применяется для создания нужного смещения эмиттера. Конденсатор С добавляется в цепь базы, поскольку он блокирует постоянный ток, т. е. изолятор между пластинами конден­сатора не позволяет постоянному току проходить через него. Вместе с тем конденсатор пропускает переменный ток. Следовательно конденсатор С позволит сигналу переменного тока пройти на вход и блокирует любые компоненты постоянного тока, которые повлияли бы на смещение транзисто­ра. Конденсатор С называется сопря­гающим конденсатором. Малое напря­жение переменного тока, поступаю­щее к базе транзистора через сопрягающий конденсатор, будет усилено на нагрузочном резисторе (выходе). Обратите внимание, что усиленное вы­ходное напряжение по отношению к входному напряжению инвертировано (смещено по фазе на 180°). Увели­чение тока базы создаст увеличение тока коллектора, которое в свою оче­редь увеличивает разность потенциа­лов на R_L Результатом этого является понижение потенциала на X. Следо­вательно, увеличение входного напря­жения Vi создает уменьшение выход­ного напряжения V₀.Коэффициент усиления по напряжению определяет­ся как отношение изменения выходно­го напряжения к изменению входного напряжения, т. е. ΔV₀/V_i