Рассмотрим принципиальные схемы резисторного усилительного каскада на биполярном транзисторе и выясним назначение элементов [4]. Предположим, что усилительный каскад является промежуточным каскадом многокаскадного усилителя.

Рисунок Схемы резисторного усилителя напряжения
на биполярном транзисторе:
а – схема с фиксированным током базы;
б – схема с фиксированным напряжением базы

Резистор R_к является коллекторной нагрузкой транзистора. Он обеспечивает динамический режим работы транзистора – режим усиления [5,6].

Конденсатор С₂(С₁) называется разделительным. Этот конденсатор отделяет по постоянной составляющей базу транзистора последующего каскада, имеющую низкий потенциал, от коллектора транзистора предыдущего каскада, имеющего высокий потенциал, и служит для передачи переменного напряжения с коллектора предыдущего транзистора на базу последующего. Резисторный усилитель напряжения работает в режиме класса А.

В простейшем резисторном усилителе напряжения на биполярном транзисторе напряжение смещения на базе транзистора U_б0, задающее рабочую точку на середине прямолинейного участка динамической входной характеристики, создается с помощью дополнительного источника Е_б. Для упрощения и удешевления схемы смещение во входные цепи транзисторов целесообразно подавать от источника коллекторного питания, при этом усилитель будет иметь только один источник питания [7,8,9].

На рис.,а отрицательное смещение на базу транзистора подается через резистор R_б, сопротивление которого во много раз больше сопротивления участка «база – эмиттер» постоянному току. При этом постоянный ток базы I_б0, текущий через R_б, приближенно равен Е_к/R_б и не меняется при изменении температуры, старении и замене транзистора; поэтому такой способ подачи смещения называется смещением фиксированным током базы. Напряжение смещения на базе

U_б0 = – Е_к + I_б0R_б.

На рис.,б смещение на базу подается от делителя напряжения, образуемого резисторами R₁ и R₂ и подключенного к источнику коллекторного питания. Если сопротивление делителя, равное по отношению к цепи базы параллельному соединению R₁ и R₂, много меньше сопротивления участка «база – эмиттер» постоянному току, напряжение смещения U_б0 практически не будет меняться при изменении температуры, старении и замене транзистора [10]. Этот способ смещения называют смещением фиксированным напряжением участка «база – эмиттер». Для устранения влияния тока базы I_б0 на напряжение U_б0 необходимо, чтобы ток делителя I_Д >> I_б0. Тогда, как уже говорилось выше, ни изменение температуры, ни старение и замена транзистора не изменят напряжение U_б0. Однако для выполнения неравенства I_Д >> I_б0 приходится уменьшать сопротивление делителя R₁, R₂, что приводит к снижению входного сопротивления схемы и увеличению потребления тока от источника питания. Напряжение смещения

U_б0 = – Е_к + U_R1= – Е_к + (I_Д+I_б0)R₁.

Многие типы современных транзисторов имеют разброс статического коэффициента усиления по току h_21Э. Так как I_к.рт ≈ h_21ЭI_б0, замена транзистора в каскаде со смещением фиксированным током базы может значительно изменить постоянный ток коллектора I_к.рт, что совершенно недопустимо [11,12,13]. Изменение температуры при этом способе подачи смещения также приводит к изменению постоянного тока коллектора I_к.рт в основном за счет изменения обратного тока коллекторного р–п-перехода I_к0. Режим с фиксированным током базы оказывается недостаточно устойчивым. При смещении фиксированным напряжением участка «база – эмиттер» старение и замена транзистора, изменение температуры меньше влияют на постоянный ток коллектора I_к.рт; поэтому смещение фиксированным напряжением участка «эмиттер – база», несмотря на расход мощности источника питания в делителе, находит более широкое применение [14].