Коэффициент усиления по напряжению (току) или мощности представляет собой отношение действующего значения напряжения (тока) или мощности на выходе усилителя к действующему значению напряжения (тока) или мощности на его входе:
(1)
Для повышения коэффициента усиления применяют многокаскадные схемы усиления с резистивно-емкостной (RC), гальванической и трансформаторной связью между каскадами. В усилителях низкой частоты(f = 20 … 20000 Гц) широко используется RC связь между каскадами (рис.4).
Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усилителя отдельных каскадов: К = К1К2К3.
Амплитудная характеристика усилителя (рис.5) представляет собой зависимость действующего значения напряжения на выходе от действующего значения напряжения на входе при постоянной частоте сигналов: UВЫХ = F(UВХ); f = const. При значениях UВХ £ U¢ВХ амплитудная характеристика близка к линейной вследствие линейности рабочего участка переходной характеристики транзистора. Большие значения входного напряжения вызывают нелинейные искажения выходного сигнала, так как при этом транзистор будет работать так же в режимах насыщения и отсечки.
Частотная характеристика усилителя определяется как зависимость коэффициента его усиления от частоты входного сигнала при постоянном действующем значении напряжения на входе: К = F(f); UВХ = const (рис.6)
Она характеризует частотные свойства усилителя, т.е. способ-ность его усиливать сигналы в определённом диапазоне частот, называемом полосой пропускания: Df = fB – fH, где fB и fH – соответственно верхняя и нижняя граничные частоты, на которых коэффициент усиления уменьша-ется не более чем в 
раз. Уменьшение К на низких частотах вызвано влиянием разделительных конденсаторов Ср1, Ср2, …, сопротивление которых на данных частотах велико. На высоких частотах уменьшение коэффициента усиления происходит вследствие шунтирующего действия паразитных ёмкостей р - п переходов транзистора и монтажа. Для удобства построения частотной характеристики значение частот откладываются в логарифмическом масштабе.
Обратной связью (ОС) называют воздействие части выходного сигнала на вход усилителя (рис.7).
Если сигнал ОС увеличивает напряжение U1, поступающее на вход усилителя, то обратная связь называется положительной (ПОС). Если же сигнал ОС вычитается из входного напряжения, то обратная связь называется отрицательной (ООС). Коэффициент усиления усилителя с ОС (рис.7)
(2)
где К = UВЫХ / U1 – коэффициент усиления каскада без обратной связи; b = UОС / UВЫХ – коэффициент передачи звена ОС. Знак «+» – для отрицательной ОС, знак «-» – для положительной. Из формулы (2) следует, что положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления усилителя, а отрицательная ОС – уменьшает. Однако, несмотря на это, отрицательная обратная связь широко применяется в усилителях, так как она позволяет существенно улучшить многие его свойства. Во-первых, она увеличивает стабильность коэффициента усиления каскада при изменении параметров транзистора в зависимости от температуры и других факторов. Продифференцируем выражение (2) по К:
(3)
Из формулы (3) вытекает, что, например, колебания температуры вызывают изменения коэффициента усиления усилителя с обратной связью DКОС » dKОС в (1+bК)2 раз меньше, чем изменения DК » dK усилителя без обратной связи. Во-вторых, отрицательная обратная связь позволяет снизить уровень нелинейных искажений сигналов и расширить полосу пропускания усилителя.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объяснить назначение элементов усилителя (рис.1).
2. Используя переходную характеристику транзистора, объяснить усилительные свойства транзистора.
3. Какие меры применяются для обеспечения работы транзистора в режиме усиления?
4. Пояснить назначение резистора RК в схеме усилителя.
5. Объяснить принцип действия простейшего полупроводникового усилителя (рис.1).
6. Назвать основные параметры и характеристики усилителя, условия их определения.
7. Как можно увеличить коэффициент усиления усилителя?
8. Как объяснить характер амплитудной характеристики усилителя?
9. Объяснить характер частотной характеристики усилителя.
10. Что такое полоса пропускания усилителя?
11. Что такое обратная связь, какие виды ОС существуют?
Критерии оценивания ответов на контрольные вопросы
Оценка «5» ставится, если обучающийся: умеет составить полный и правильный ответ на основе изученного материала на все вопросы.
Оценка «4» ставится, если обучающийся: дает полный и правильный ответ на 9 вопросов, или допускает незначительные ошибки и недочеты при воспроизведении изученного материала, небольшие неточности при ответах.
Оценка «3» ставится, если обучающийся: дает полный и правильный ответ на 6 вопросов; излагает материал не систематизировано, фрагментарно, не всегда последовательно, допускает ошибки при их формулировке.
Оценка «2» ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не знает или не понимает значительную часть программного материала в пределах поставленных вопросов.
Список литературы
1. Петленко Б.И., Иньков Ю.М., Крашенинников А.В. и др. Электротехника и электроника: учебник для студ. средн. проф. образования. 4-е издание. –М., Издательский центр «Академия», 2008.-320с., стр. 178-196