Требования к каскадам и режим работы

Каскад предварительного усиления предназначен для усиления тока или напряжения сигнала, создаваемого источником сигнала, до величины, необходимой для подачи на вход каскада мощного усиления.

В зависимости от условий работы каскады предварительного усиления разнообразны по использованию в них типов усилительных элементов, способов их включения, схем каскадов и пр. Для уменьшения числа каскадов предварительного усиления в них используют усилительные элементы с высоким коэффициентом усиления (транзисторы с большим коэффициентом передачи тока h_21э). Способ их включения, режим работы, положение точки покоя на характеристиках усилительного элемента, электрические данные схемы межкаскадной связи выбирают таким образом, чтобы получить от каскада наибольшее усиление при допустимых частотных или переходных искажениях и возможно меньше потреблении мощности от источников питания.

Специфической особенностью каскада предварительного усиления является неполное использование характеристик усилительного элемента из-за малой амплитуды входного сигнала, вследствие чего параметры усилительного элемента за период сигнала изменяются незначительно. Вот почему коэффициенты усиления, тока и напряжения таких каскадов обычно определяются аналитически, без построения динамических характеристик переменного тока, используя малосигнальные параметры усилительных элементов, найденные для точки покоя (или взятые из справочника, если используется указанный в справочнике типовой режим).

В каскадах предварительного усиления для уменьшения нелинейных искажений и повышения стабильности показателей усилителя почти всегда используют режим А; с энергетической точки зрения это не вызывает затруднений, так как потребление мощности питания каскадами предварительного усиления невелико. Из-за малой амплитуды сигнала и работы в режиме А вносимые каскадами предварительного усиления нелинейные искажения ничтожны, и расчет коэффициента гармоник таких каскадов обычно не производят. Если напряжение сигнала на входе каскада предварительного усиления велико (и превышает несколько десятых вольта), то расчет коэффициента гармоник k_r проводят так же, как для каскада мощного усиления.

Транзисторы в каскадах предварительного усиления обычно включают с общим эмиттером (истоком); включение транзистора с общим коллектором (стоком) используется лишь в особых случаях для входных или выходных каскадов усилителя, когда эти каскады должны иметь специальные свойства. Включение транзистора с общей базой (затвором) целесообразно лишь для входных каскадов, работающих от источника сигнала с очень низким внутренним сопротивлением (порядка входного сопротивления транзистора при таком включении); в этом случае сквозной коэффициент усиления каскада может оказаться не ниже, чем при включении с общим эмиттером (истоком), а многие показатели каскада улучшатся.

Напряжение источника питания оконечного (выходного) каскада усилителя обычно оказывается вполне достаточным и для питания всех каскадов предварительного усиления с учетом включения в цепь питания развязывающих и сглаживающих фильтров. Для сокращения расхода энергии питания в каскадах предварительного усиления применяют маломощные усилительные элементы.

В транзисторных каскадах предварительного усиления как звуковой частоты, так и широкополосных нет необходимости строить нагрузочные прямые постоянного тока для выбора точки покоя; ток покоя выходной цепи транзисторов выбирают возможно малый, лишь обеспечивающий необходимую для подачи на следующий каскад амплитуду тока сигнала и удовлетворительные усилительные свойства используемого транзистора.