Zesilovače s tranzistory

Tranzistor může pracovat ve třech základních zapojeních, pojmenovaných podle elektrody, která je společná vstupu i výstupu. V každém zapojení má tranzistor rozdílné vlastnosti.

  společný emitor (SE) společný kolektor (SC) společná báze (SB)
 
vstupní odpor střední velký malý
výstupní odpor střední malý velký
proudové zesílení střední střední <1
napěťové zesílení střední <1 střední
výkonové zesílení velké malé malé
mezní kmitočet malý velký velký
fázový posuv 180°

Pracovní bod

Podmínky (UCE a IC), v kterých se tranzistor nachází bez přítomnosti signálu, nazýváme pracovní bod tranzistoru.

Nejjednodušší způsob nastavení pracovního bodu je přivedením vhodných proudů k jeho elektrodám. Proud přiváděný rezistorem R1 do báze tranzistoru je zesílen (IC). Napájecí napětí se rozdělí mezi tranzistor (UCE) a rezistor R2.

Zpětná vazba

Poměr velikosti proudu kolektoru a báze se nazývá proudový zesilovací činitel.

ß = IC / IB

U jednotlivých tranzistorů stejného typu, dokonce i stejné výrobní série se může proudový zesilovací činitel významně lišit, což má vliv na nastavení pracovního bodu. Navíc je pracovní bod tranzistoru velmi závislý na změnách napájecího napětí a teploty. Řešením je zavedení záporné zpětné vazby.

Napěťová zpětná vazba. Pokud se zmenší napětí na kolektoru, zmenšuje se proud do báze a tím i proud kolektoru. To vyvolá vyrovnání napětí na kolektoru.

Proudová zpětná vazba. Zvýšení kolektorového proudu se zvýší úbytek napětí na R4, tím se sníží rozdíl úbytků na R3 a R4. Sníží se proud do báze, a to vyvolá vyrovnání proudu kolektoru.

Záporná zpětná vazba kromě stabilizace pracovního bodu zmenšuje zesílení. Proto se většinou doplňuje obvodem, který zmenší vliv zpětné vazby na zesilovaný signál. V tomto případě je to C1.

Vstupní odpor

Některé zdroje signálu mají vysoký vnitřní odpor. Při jejich zatížení vstupním odporem běžného zesilovače dochází k velkému poklesu úrovně signálu. V takovém případě je třeba použít zesilovač s velkým vstupním odporem.

Používá se zapojení se společným kolektorem, známé jako emitorový sledovač.

Kladnou zpětnou vazbou, pomocí C1, je možné docílit další zvýšení vstupního odporu.

Jiný způsob zvýšení vstupního odporu se nazývá Darlingtonovo zapojení.

Mezní kmitočet

Zesílení tranzistoru směrem k vyšším frekvencím klesá. Při mezním kmitočtu je proudové zesílení rovno jedné.

Ve vysokofrekvenčních obvodech se pro svoje výhodné vlastnosti často používá zapojení se společnou bází.

Kombinací SE a SB vznikne tzv. kaskoda. Výsledné zesílení je podobné jako SE, mezní kmitočet je však jako u SB.