4.4.1 Особливості роботи та методика аналізу каскадів попереднього посилення
Каскади попереднього посилення призначені посилення напруги чи струму джерела сигналу (джерело сигналу може бути генератором напруги чи струму). Внаслідок такого посилення значення напруги або струму джерела сигналу виходить достатнім для нормальної роботи кінцевого (вихідного) каскаду.
Основні вимоги до каскадів попереднього посилення:
максимальний коефіцієнт посилення;
мінімальні частотні, фазові та перехідні спотворення.
Основні умови роботи каскадів попереднього посилення визначаються тим, що амплітуди вхідних сигналів малі. Тому каскад попереднього посилення працює в межах лінійної ділянки вхідної характеристики та характеристики управління підсилювального елемента (режим А).
З цих умов випливають такі особливості роботи каскадів попереднього посилення:
Коефіцієнти посилення напруги та струму каскадів попереднього посилення можна визначати графічно та аналітично, використовуючи малосигнальні параметри підсилювальних елементів, оскільки ці параметри не залежать від значень прикладених напруг та струмів.
Струм спокою I0(п) у каскадах попереднього посилення зазвичай перевищує амплітуду посиленого сигналу. Це означає, що ККД каскаду виявляється низьким (25%). Але оскільки споживана потужність цих каскадів невелика, то втрати енергії в них незначні.
Власний шум транзистора першого каскаду попереднього посилення має бути мінімальним.
Аналіз каскадів попереднього посилення можна проводити за допомогою фізичних еквівалентних схем підсилювальних елементів. Перевагою такої еквівалентної схеми є те, що вона наочно відображає фізичні властивості підсилювального елемента, що дозволяє проаналізуватихарактеристики та параметри підсилювального каскаду (частотну характеристику, вхідний та вихідний опір, посилення струму та напруги).
Схеми каскадів попереднього посилення виконуються як у дискретних елементах, і на інтегральних мікросхемах. Транзистор у яких частіше включається за схемою із загальним емітером (ОЕ) чи загальним витоком (ОІ), оскільки у своїй досягається найбільше посилення.
Однак на більш високих частотах (в діапазоні дециметрових та сантиметрових хвиль) знайшли широке застосування, наприклад, каскад із загальною базою (ПРО). Це з тим, що з включенні транзистора з ПРО його гранична частота посилення в h21 разів більше, ніж у схемою з ОЭ(h21-коофициент посилення струму) .
У багатокаскадних попередніх підсилювачах також знайшли широке застосування каскади із загальним колектором (ОК) або загальним стоком (ОС), що мають великий вхідний та невеликий вихідний опір. З цієї причини ці каскади використовуються як узгоджувальні пристрої у вхідному та вихідному ланцюгах підсилювача або між його каскадами.
Каскади попереднього посилення повинні мати малі габаритні розміри та масу, просту схему, забезпечувати рівномірне посилення у широкому діапазоні частот при мінімальних спотвореннях. Таким вимогам відповідає резисторний каскад.