3. Підсилювальний каскад із спільним емітером

Розглянемо роботу підсилювального каскаду з спільним емітером (СЕ) у найбільш розповсюдженому класі і підсилення - класі А. Схема каскаду показана на рис. 8.6. В схемі є вже знайомі компоненти: підсилювальний елемент - транзистор типу п - р - п, джерело живлення Е_к, резистор R_к, джерело змінної вхідної напруги и_вх. В схемі появився резистор колекторного навантаження R_НВ, на якому отримується вихідна напруга и_вих. На вхід каскаду подається постійна напруга зміщення U_ЗМ, яка забезпечує роботу каскаду на ділянці II передавальної характеристики (рис. 8.5). Послідовно з резистором R_НВ ввімкнено джерело постійної напруги U_КОМП, яка компенсує в режимі спокою, тобто при и_вх = 0, напругу и_ке і забезпечує в режимі спокою и_вих= 0. Вважаємо, що опір резистора R_е в колі емітера дорівнює нулю.

Рис. 8.6 Підсилювальний каскад із спільним емітером

Тоді часові діаграми напруг і струмів в каскаді з спільним емітером будуть мати вигляд, показаний на рис. 8.7. Для и_х= 0 в режимі спокою через транзистор протікають постійні струми І_б,с, І_к,с, І_е,с, а до бази і колектора транзистора прикладені постійні напруги U_6е.с і U_ке.с нерівні нулю. Для того, щоби в режимі спокою U_вих = 0, в коло навантаження введено джерело постійної напруги U_КОМП = U_ке.с. В разі появи на вході каскаду сигналу и_вх(t) довільної форми, струми і напруги в транзисторі отримують приріст і мають показаний на рис. 8.7 вигляд. Як видно з рисунка, вихідна напруга інвертована по відношенню до вхідної і передає її форму без спотворень.

Рис. 8.7 Часові діаграми каскаду із спільним емітером

Резистор R_е вмикається в схему каскаду з метою зменшення теплового дрейфу точки спокою Справа в тому, що з підвищенням температури струм І_к, що описується рівнянням (5.1), зростає навіть тоді, коли струм бази І_б лишається незмінним. Це має місце, по-перше, внаслідок зростання струму І_кз, який подвоюється через кожні 8+10 °С завдяки збільшенню концентрації не основних носіїв зарядів у шарах транзистора. По-друге коефіцієнт передачі струму  із зростанням температури також збільшується. Отже, в режимі спокою струм І_к.с розігріває транзистор, внаслідок чого струм зростає. Рівняння напруг для кола база-емітер рис. 8.6 у режимі спокою за другим законом Кірхгофа має вигляд: Отже, При наявності резистора R_е спад напруги на ньому із збільшенням струму І_к.с зростає, що веде до зменшення напруги U_бе і зменшення вхідного струму І_б.

Показана на рис. 8.6 схема каскаду з СЕ вимагає використання трьох окремих джерел живлення, що значно її ускладнює. На практиці застосовують різні схеми підсилювачів постійного струму, одну з яких показано на рис. 8.8, а. Ця схема має лише один елемент живлення. Напруги U_зм та U_комп формуються резистивними подільниками напруги R₁, R₂, та R₃, R₄, під'єднаними до джерела Е_к Недоліком схеми рис. 8.8, а є відсутність спільної точки джерела e_BX і навантаження R_BH, що утруднює створення на базі такої схеми багатокаскадного підсилювача з великим коефіцієнтом підсилення.

Якщо ж вхідний сигнал не має постійної складо­вої, підсилювальний каскад з спільною точкою вхідного і вихідного кола може бути створений за допомогою розділювальних конденсаторів, як це показано на рис. 8.8, б. Резисторний поділювач напруги R₁, R₂ формує на вході транзистора постійну напругу U_зм, яка відокремлена від джерела и_вх розділювальним конденсатором С₁. Змінна складова напруги и_ке через конденсатори С₂ та С_е попадає на опір навантаження R_HB. Компенсуюча напруга U_комп не потрібна, оскільки конденсатор С₂ не пропускає постійного струму і в режимі спокою струм у навантаженні дорівнює нулю. Така схема легко може бути використана для створення багато-каскадних підсилювачів. Для цього слід вихідну напругу першого каскаду прийняти як вхідну для другого, а вихідну напругу другого - як вхідну третього. Але наявність конденсаторів приводить до того, що комплексний опір підсилювача стає залежним від частоти вхідного сигналу . Внаслідок цього передавальна характеристика такого підсилювача буде залежна від частоти, що може викликати помітні спотворення форми вихідного сигналу.

Рис. 8.8 Підсилювальні каскади із спільним емітером

Розглянутий підсилювальний каскад з СЕ має чимало недоліків. По-перше, введення стабілізуючого режиму спокою резистора R_e значно знижує коефіцієнт підсилення і не забезпечує повну ліквідацію дрейфу нуля (тобто точки режиму спокою на передавальній характеристиці). Крім того є труднощі в зв'язуванні каскадів у багатокаскадні системи. Тому широко використовують і інші схеми підсилювачів постійного струму - так звані диференційні каскади.