При соединении трёх усилителей с общим эмиттеров — коллектор предыдущего транзистора соединяется с базой (через резистор) следующего транзистора – коэффициенты усиления по напряжению каждого каскада сложатся, благодаря чему можно получить очень высокий общий коэффициент усиления по напряжению. Сначала можно собрать схему без резистора обратной связи 1 МОм, для того чтобы убедиться насколько высок коэффициент усиления в подобной конфигурации. Возможно вам даже не удастся отрегулировать выходное напряжение до стабильного уровня, поскольку коэффициент усиления напряжения будет очень высоким.

Даже если вы не сможете получить стабилизированное выходное напряжения в активном диапазоне последнего транзистора, вы заметите, что отношение между выходным и входным значениями является обратным: т. е. выходное напряжение стремится к высокому значению при снижении входного напряжения и наоборот. Поскольку каждый из каскадов является сам по себе инвертирующим, то в случае усилителя с чётным количеством каскадов мы получим неинвертирующее отношение вход/выход, в то время как при нечётном количестве каскадов это отношение станет инвертирующим. Вы можете убедиться в этом экспериментальным путём, если проведёте измерение напряжения коллектор-земля на каждом транзисторе и будете регулировать входное напряжение с помощью потенциометра; при этом вы увидите, понижается или повышается выходное напряжение при увеличении входного напряжения.

Затем поставьте в схему резистор обратной связи 1 МОм, соединив коллектор последнего транзистора с базой первого. Как мы уже убедились, отношение между входным и выходным напряжением нашей схемы будет инвертирующим, следовательно, сигнал обратной связи, обеспечиваемый цепью резистора обратной связи 1 МОм с выхода последнего резистора на вход первого должен быть отрицательным. Таким образом, этот сигнал будет стабилизировать выход усилителя и снижать коэффициент усиления по напряжению. Вы сразу же заметите снижение усиления по уменьшившейся чувствительности выходного сигнала к изменениям входного (изменение положения движка потенциометра).

Как и в случае простого усилителя с общим эмиттером, будет полезно составить таблицу со значениями входного напряжения по отношению к выходному, с помощью которой можно будет вычислить коэффициент усиления по напряжению.

Поэкспериментируйте с различными резисторами в цепи обратной связи. Как вы думаете, какой эффект вызовет использование резистора сменьшим номиналом? А что если увеличить сопротивление в цепи обратной связи?

Преимущество использования отрицательной обратной связи для уменьшения высокого коэффициента усиления заключается в том, что это значение становится более зависимым от номинала резистора и менее зависимым от характеристик транзисторов. Это хорошо, поскольку гораздо проще произвести стабильный резистор, чем стабильный транзистор. Таким образом, становится легче собрать усилитель с предсказуемым коэффициентом усиления на нескольких транзисторах с произвольным коэффициентом усиления по напряжению, а затем уменьшить этот коэффициент до необходимого уровня посредством отрицательной обратной связи Этот же принцип используется для обеспечения предсказуемой работы операционных усилителей.

Представленная здесь схема несколько упрощена. «Чистая» конфигурация с общим эмиттером (т. е. с резистором эмиттер-земля) встречается достаточно редко, и если усилитель используется для сигналов переменного тока, то межкаскадная связь обычно ёмкостная с цепями делителя напряжения, соединёнными с базой каждого транзистора для обеспечения корректного смещения на каждом транзисторе. Высокочастотные усилители часто имеют трансформаторную связь, с конденсаторами, включёнными параллельно с обмотками трансформатора.

Многокаскадный усилитель

vsupply 1 0 dc 12

vin 2 0

r1 2 3 100k

r2 1 4 10k

q1 4 3 0 mod1

r3 4 7 100k

r4 1 5 10k

q2 5 7 0 mod1

r5 5 8 100k

r6 1 6 10k

q3 6 8 0 mod1

rf 3 6 1meg

.model mod1 npn bf=200

.dc vin 0 2.5 0.1

.plot dc v (6, 0) v (2, 0)

.end

Посредством этой модели определяются значения выходного напряжения по отношению ко входному напряжению, что позволяет сравнить значения этих переменных в числовой форме: список значений напряжения будет выведен слева от рисунка. Вы можете подсчитать значение коэффициента усиления напряжения, взяв две любые из анализируемых точек и разделив разность между двумя значениями выходного напряжения на разность двух значений входного напряжения, также как и в реальных схемах.

Поэкспериментируйте с резисторами обратной связи с различными номиналами (rf) и проанализируйте их воздействие на общий коэффициент усиления по напряжению.