Усилитель на Транзисторе

В случаях, когда нужно усилить слабые колебания - например, с микрофона, звукоснимателя и т.п. (т.е. сигнал, в котором постоянная составляющая не важна) - можно успешно использовать транзисторный усилитель.

Рассмотрим простейшую схему

Фактически она состоит из транзистора и двух резисторов, задающих нужные токи и напряжения. А конденсаторы на входе и выходе нужны для того чтобы устранить постоянную составляющую сигнала - т.е. через них проходят, "отфильтровываются" только колебания.

Основными достоинствами схемы являются простота и максимальный коэффициент усиления. Недостаток - необходимость настройки правильного режима работы путем подбора соотношения резисторов (в соответствии с неизвестным заранее коэффициентом усиления транзистора). В других схемах (получаемых из этой добавлением 1-2 резисторов) коэффициент усиления искусственно занижается, но зато не слишком зависит от транзистора.

Как это работает?

Питание схемы лучше осуществлять от источника без шумов, например от батареи типа "крона" на 9В. Резистор R1 создает через базу транзистора слабый ток, достаточный для того чтобы транзистор приоткрылся. Приоткрывшийся транзистор пропускает ток через R2, сопротивление которого выбрано так, чтобы напряжение на нем было равно примерно половине напряжения питания. Тогда и напряжение на транзисторе будет равно примерно половине.

Если на базу через конденсатор попадают какие-либо колебания, они вызывают кратковременное усиление или ослабление базового тока. Соответственно этому, транзистор приоткрывается или призакрывается создавая такие же колебания коллекторного тока, но усиленные во много раз (соответственно коэффициенту усиления транзистора).

Эти колебания коллекторного тока вызывают повышение или понижение падения напряжения на резисторе. Однако очевидно, что если напряжение на резисторе упадет до 0 или наоборот достигнет напряжения питания, то сигнал окажется "обрезан".

Именно поэтому и нужно установить напряжение "средней точки" (между транзистором и R2) на половину напряжения питания - чтобы выходной сигнал мог колебаться в пределах половины этого напряжения в обе стороны без искажений.

Выбор компонент

Ток базы определяется сопротивлением R1, т.е. Iб = Uп / R1. Транзистор открывается настолько, чтобы пропускать ток до Iк = beta * Iб, где beta - коэффициент усиления транзистора. Напряжение на R2 определяется этим током и сопротивлением резистора: Ur2 = Iк * R2. Таким образом:

Ur2  =  (Uп / R1) * beta * R2

И мы хотим чтобы это напряжение было половиной от напряжения питания. Получается что резисторы R1 и R2 можно брать разные, важно только их отношение. Однако заметим, что чем меньше R2, тем больший ток покоя течет через транзистор, тем быстрее разряжается батарейка. К тому же ток не должен превышать допустимый для данного транзистора. (c другой стороны при бОльших токах будет меньше влияние помех)

Рекомендуется взять R1 где-то от 330 кОм до 1 МОм и дальше подставив R2 переменный, определить экспериментально нужное сопротивление, при котором выходное напряжение достигает нужного значения.