Биполярный транзистор как усилитель

В усилителе транзистор работает в активной области: он не полностью открыт и не закрыт, а посередине, и малое изменение тока базы вызывает большое изменение тока коллектора.

Чтобы задать эту середину, нужна схема смещения: делитель на базе, резистор в коллекторе, резистор в эмиттере. Для звука и датчиков чаще берут готовые схемы — общий эмиттер с делителем, эмиттерный повторитель, дифференциальный каскад.

Три вещи, которые определяют качество:

Коэффициент усиления по напряжению: Kv ≈ Rк / Rэ (без учёта шунтирования эмиттера). Хочешь больше — увеличивай Rк или уменьшай Rэ.

Рабочая точка: половина питания на коллекторе — чтобы сигнал мог качаться в обе стороны, не упираясь в питание или землю.

Температура: с нагревом транзистор открывается сильнее, ток растёт, греется ещё больше. От этого спасает резистор в эмиттере: он создаёт отрицательную обратную связь и стабилизирует ток.

Полоса: у простого каскада она ограничена ёмкостями переходов и монтажа. На частотах выше десятков мегагерц BJT начинает «плыть», и нужны другие схемы.

На практике в любительских схемах усилитель на одном транзисторе встречается редко: почти всегда это операционный усилитель, а BJT работает ключом или повторителем. Но понимать смещение надо: иначе непонятно, почему схема «хрипит» и почему конденсатор на входе обязателен.

Конденсатор на входе нужен, чтобы не пропускать постоянное смещение в источник сигнала. Конденсатор на выходе — чтобы не тащить постоянное напряжение в нагрузку. Ёмкость считается от нижней частоты: для 20 Гц и 10 кОм входа нужно около 0.8 мкФ.

Проверь себя

Зачем в эмиттере резистор, если он уменьшает усиление?

Он стабилизирует рабочую точку: при нагреве ток растёт, падение на Rэ увеличивается, транзистор прикрывается. Без него каскад уходит в насыщение от температуры. Усиление при этом жертвуют ради предсказуемости.