Elektrinių signalų stiprinimas

1.2. Varžiniai nuolatinės įtampos stiprintuvai

Stiprintuvo veikimo principas tiesiogiai susijęs su tranzistoriaus sandara ir jo savybėmis: keičiantis jo emiterio sandūros įtampai, valdoma tranzistoriaus kolektoriaus srovė. Šios srovės pokyčiai į kolektoriaus grandinę įtrauktoje apkrovoje (transformatoriaus, rezistoriaus, virpamojo kontūro) keičiami išėjimo įtampos signalu. Paprasčiausią elementariąją varžinio stiprintuvo pakopą sudaro vienas tranzistorius VT (aktyvusis komponentas) ir keli rezistoriai (1.5 pav.).

Stiprintuvo komponentai, sujungti su signalo šaltiniu U_S, vadinami įėjimo grandine, o sujungti su apkrova R_AP (kita pakopa ar galiniu įrenginiu), vadinami išėjimo grandine. Naudojamas vienas energijos šaltinis E. Stiprintuvas gali stiprinti nuolatinę ir nedidelio dažnio kintamąją įtampą, nes jo ryšys su signalo šaltiniu ir apkrova yra galvaninis (tiesioginis). Tranzistoriaus srovė atsiras tiekiant teigiamą įtampą į jo bazę. Tai galima padaryti sujungus tranzistoriaus bazę (tašką A) su poliumi +E per varžą R1. Taip į tranzistoriaus emiterio PN sandūrą tiekiama teigiama įtampa, vadinama priešįtampiu. Nuo R1 dydžio priklauso tranzistoriaus bazės srovės dydis ir jo atsidarymo lygis.

1.5 pav. Elementariojo varžinio stiprintuvo laipsnio BE schema

Toks priešįtampio formavimas tik viena varža R1 nėra geras. Kintant temperatūrai, bazės srovė ir priešįtampis taip pat kinta. Pakeitus tranzistorių (jo parametrai bus kitokie), varžą R1 reikia derinti. Naudojant įtampos daliklį R1R2, taško A priešįtampis būna daug stabilesnis. Varža R2 beveik visada yra daug mažesnė už varžą R1, nes priešįtampio dydis dažniausiai nėra didesnis kaip 0,6÷0,8 V silicio ir 0,2÷0,3 V germanio tranzistoriams. Naudojant įtampos daliklį R1R2, bazės srovė nekinta, kai nėra įėjimo signalo, bet stiprintuvo įėjimo varža sumažėja. Priešįtampis U_BE atidaro emiterinę tranzistoriaus sandūrą, todėl net nedidelis įėjimo įtampos pokytis gerokai pakeičia bazės srovę I_B. Nedideliu bazės srovės pokyčiu galima gerokai pakeisti (valdyti) kolektoriaus srovę ir įtampos kritimą varžoje R_K. Dėl to gerokai keičiasi išėjimo įtampa. Tai ir yra signalo stiprinimas. Jis dar priklauso nuo varžos R_K dydžio. Kuo didesnė kolektoriaus srovė ir varža R_K, tuo didesnis įtampos kritimas U_RK ir didesnis stiprinimas, tačiau jei R_K labai didelė, stiprinimas gali sumažėti ir atsirasti signalo iškraipymų. Stiprinimo metu signalo fazė keičiasi 180º: pvz., didėjant įėjimo įtampai U_S, didėja I_K, didėja U_RK ir mažėja U_IŠ, nes U_IŠ = E – U_RK.