Az erősítőkben lévő tranzisztorok általában három alapvető csatlakozási mód egyikét használják. Egy tranzisztornak három csatlakozása van (kollektor, bázis és emitter), míg egy erősítő áramkör bemenete és kimenete egyaránt két csatlakozást igényel, ami összesen négyet jelent, ezért a tranzisztor három csatlakozása közül az egyiknek közösnek kell lennie mind a bemeneten, mind a kimeneten. Az, hogy a kollektort, a bázist vagy az emittert választjuk-e közösnek a bemeneten és a kimeneten, jelentős hatással van a tranzisztoros erősítő működésére.
Az „A”-osztályú erősítőket a tranzisztor bázis-emitter átmenetére kapcsolt egyenfeszültséggel előfeszítik, így nyugalmi (vagy jel nélküli) munkapontjuk a tranzisztor karakterisztikájának lineáris részén van. Ezenkívül a bázisra adott jelhullámforma nem hajthatja a tranzisztort sem telítésbe, sem levágási állapotba. Ha ez megtörténne, a hullámforma csúcsok ellaposodnának, ami torzítást okozna. Az „A”-osztályú előfeszítésnél a kollektorfeszültséget a tápfeszültség körülbelül felén tartják, ez azonban azt jelenti, hogy a tranzisztor folyamatosan kollektoráramot vezet, még akkor is, ha nincs jel, így energiapazarlás történik. Bár az „A”-osztály nagyon alacsony torzítást biztosít, az energia felhasználásában viszonylag nem hatékony. Egy „A”-osztályú erősítő elméleti maximális hatásfoka 50%, de a gyakorlatban ez az érték közelebb van a 25%-hoz. Az „A”-osztályú előfeszítést főként kis teljesítményű audio- és rádiófrekvenciás erősítőkben alkalmazzák, ahol a veszteség mértéke kevésbé jelentős, mint az erősítő fő előnye, az alacsony torzítás. Az „A”-osztály kiválóan használható audio-rendszerekben, alacsony torzítású teljesítményerősítőkhöz, ahol a hatásfok kevésbé fontos.
Az audio-rendszerekben – nemcsak a hangvisszaadáshoz, hanem a vezérlőrendszerekben és a kommunikációban is – erősítésre van szükség. Az erősítők tervezésének célja egy olyan áramkör létrehozása, amely egy adott frekvenciasávban minimális torzítással és előre jelezhető erősítéssel rendelkezik. Az erősítőnek stabilnak is kell lennie, nem szabad oszcillálni, ingadozni. A bipoláris PNP vagy NPN tranzisztorok, vagy FET-ek a rendeltetésüktől függően a legkülönfélébb kialakításokban használhatók. Egyszerű bipoláris NPN közös emitteres erősítő esetén, amely egy tranzisztorból és két ellenállásból áll, a megfelelő működéshez az erősítőnek a kimenetén a bemenetén lévő jel torzításmentesen erősített változatát kell előállítania. Ehhez először a nyugalmi vagy jel nélküli (DC) állapotának megfelelőnek kell lennie. A kimenete csak akkor lehet torzítatlan, ha a bemenete is torzítatlan. Ha az előfeszítő feszültség nem elegendő, akkor csak a bemeneti feszültség hullámformájának pozitív vége termel bázisáramot és ennek következtében súlyos torzítás lép fel. A nyugalmi kimeneti feltételeket is figyelembe kell venni, mivel a nyugalmi bázisáram nyugalmi kollektoráramot (Ic) hoz létre. Ha ilyen körülmények között jelet adunk rá, a kimeneti jel pozitív félhullámai (amely ellenfázisban van a bázisfeszültség hullámformájával) nem növekednek, a kollektorfeszültség pozitív félhullámai nem reprodukálódnak, ami súlyos torzítást okoz. Mivel a kollektorfeszültség nem eshet 0 V alá, a kimeneti jel negatív félhullámú feszültsége elvész. A teljes hullámforma reprodukálásához a kollektoron a feszültség a nulla Volt közötti félidőben lesz. Ez lehetővé teszi a kimeneti hullám pozitív és negatív félhullámú feszültségének maximális amplitúdójú torzításmentes reprodukálását.
Ha a tápfeszültség vagy a tranzisztor hőmérséklete bármilyen okból megváltozik, az előfeszítő feszültség is megváltozik. Ha az előfeszítő feszültség növekszik, akkor több bázisáram folyik, ami a kollektoráram növekedését okozza. Ez viszont a tranzisztoron belüli átmeneti hőmérséklet emelkedését, és így az áram további növekedését okozza. A tranzisztor ezután még több áramot enged át, ami további hőmérséklet-emelkedést okoz, és így tovább. Ennek a „termikus megfutásnak” nevezett folyamatnak a végeredménye, hogy a tranzisztor egyre melegebb lesz, amíg meg nem sérül. Bár a termikus megfutás sokkal kisebb probléma a modern teljesítménytranzisztorokban, kis jelű típusoknál továbbra is lehetséges veszély, amelyet valamilyen előfeszítés-stabilizálás beépítésével az erősítő tervében el kell kerülni.
Alternatív és sokkal elterjedtebb előfeszítő módszer az emitter stabilizált Bias, amelyet a legtöbb áramkörben használnak. Az emitter-stabilizáló ellenállás segítségével végzett egyenáram-visszacsatolás stabilan tartja az áramköri feltételeket, amikor más feltételek (pl. a hőmérséklet) megváltozhatnak. Az emitter ellenállás azonban nemkívánatos váltakozó áramú visszacsatolást is okozhat. Mivel a jelviszonyok között az emitteren megjelenő váltakozó áramú hullámforma a bázis hullámformával fázisban lesz, és a két hullámforma együttes változása általában csökkenti a bázis-emitter feszültség változásait, így jelentős erősítéscsökkenést okoz. Ennek a problémának az elkerülése érdekében általában az emitter stabilizáló ellenállást nagy értékű kondenzátorral megkerülik, ami nagyon alacsony impedanciájú utat képez a jelenlévő váltakozó áramú jel felé, megakadályozva az emitteren megjelenő váltakozó áram megjelenését anélkül, hogy az egyenáramú feltételek megváltoznának.
A FET-ek előfeszítése egyszerűbb, mint a bipoláris, mivel ez esetben nem folyik bemeneti áram. A MOSFET-ek is hasonló előfeszítő áramkört használnak. A FET kapujának negatívabbnak kell lennie, mint a forrásnak. Ezt úgy érik el, hogy a kaput nulla Volt-on tartják, miközben az átfolyó forrás áram a forrás kivezetését pozitívvá teszi. Mivel a FET-ekben nem folyik kapuáram, nem alakulhat ki feszültség és a kapu nulla Volt-on marad. A nagyon magas értékének használata fenntartja a nagyon magas bemeneti impedanciát, ami a FET erősítők hasznos tulajdonsága. A kapura kapcsolt váltakozó áramú jel a kapufeszültség nulla feletti és alatti kis ingadozását okozza, ami váltakozó áramú változásokat okoz a forrás áramban, és ezeket – akárcsak egy bipoláris erősítőben – feszültségváltozásokká alakítja. A forrásellenállás ugyanúgy végzi az egyenáramú stabilizálást, mint az emitterellenállás egy bipoláris erősítőben, és általában megkerülik, hogy megakadályozzák a váltakozó áram negatív visszacsatolását. Ideális esetben minden erősítő sávszélességének meg kell felelnie az erősíteni kívánt frekvenciatartománynak. A túl keskeny sávszélesség egyes jelfrekvenciák elvesztéséhez vezet, a túl széles sávszélesség pedig nem kívánt jelek bevezetését teszi lehetővé. Például egy audio-erősítő esetében ezek közé tartozik az alacsony frekvenciájú búgás és esetleg mechanikai zaj, magas frekvenciákon pedig hallható sziszegés. Magas frekvenciákon az erősítő erősítését bizonyos mértékig csökkenti a vezetékezésben és az alkatrészekben lévő kis mennyiségű induktív reaktancia (amely a frekvenciával növekszik), de főként a kóbor kapacitások. Ezek nem feltétlenül felismerhető kondenzátorkomponensek, de elkerülhetetlen kapacitáshatások lehetnek az áramköri vezetékezésben és magukban az alkatrészekben.
Mind a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor azaz kiegészítő fém-oxid-félvezető) mind a bipoláris tranzisztorok átmeneteikben kapacitással rendelkeznek. Egy bipoláris tranzisztor bázis-kollektor és bázis-emitter átmenetei, a bázis két oldalán található (szigetelő) rétegek, miatt valójában nagyon kis kondenzátorokat alkotnak. Nagyon magas frekvenciákon, általában több száz MHz-es nagyságrendben, ezek az apró „kondenzátorok” negatív visszacsatolási utakat hoznak létre azáltal, hogy ellentétes fázisú jeleket táplálnak a kollektor és a bázis között, valamint azonos fázisú jeleket a bázis-emitter átmeneten keresztül. Ezért minden tranzisztornak a nagyfrekvenciás áram erősítésére van egy korlátja, és ezt általában a tranzisztor adatlapjain határ-frekvenciáként tüntetik fel. Ez az a frekvencia, amelynél a kis jel áramerősítése 1-re csökken. Mivel az erősítés oktávonként 6 dB-lel csökkenni kezd (a frekvencia megduplázódik), a tranzisztort lényegesen alacsonyabb frekvenciákon kell működtetni. A tranzisztorok frekvenciája és erősítése közötti összefüggés miatt a paramétert gyakran „erősítési sávszélesség-szorzatként” is feltüntetik. A szorosan elhelyezett vezetékek és alkatrészek közötti szórt kapacitás a magas frekvenciákon csökkentheti az erősítést, valamint egyéb problémákat is okozhat, például instabilitást és oszcillációt, így egy erősítő működésének gyakorlati felső határát számos tényező befolyásolja. Sok erősítő áramkörben azonban ezeket a szélsőségesen magas frekvenciahatárokat nem lehetne megközelíteni; nincs értelme olyan erősítőt tervezni, amelynek jelentős erősítése magasabb frekvenciákon van, mint a szükséges legmagasabb jelfrekvencia. Ez azt jelentené, hogy ebben a tartományban az erősítő főként nagyfrekvenciás zajt (pl. sziszegést) erősítene.
A magas frekvenciamenet 20 000 Hz körüli korlátozása (az emberi hallás elméleti határa) feltételezi, hogy az erősítendő jelek tiszta szinuszhullámok. A gyakorlatban kompromisszumot kell kötni egy olyan sávszélesség között, amely elég széles ahhoz, hogy az összes szükséges jelet kezelje, és egy olyan alacsony magas frekvenciahatár között, amely elég alacsony ahhoz, hogy korlátozza a nem kívánt zajt. A legtöbb hangjel összetett hullám, sokféle és folyamatosan változó alakú. A hangjelek összetett váltakozó áramú hullámok, amelyek alapfrekvenciái 20 Hz és 20 000 Hz közötti tartományban vannak, de számos magasabb frekvenciájú felharmonikust is tartalmaznak. A jelek eredeti alakjának megőrzése (azaz a torzítás elkerülése érdekében) fontos, hogy legalább ezek közül a felharmonikusok közül néhány megmaradjon. Ezért nem tanácsos a magas frekvenciákat tetszőleges 20 000 Hz-en élesen levágni, hanem inkább hagyni kell a látszólag nem hallható harmonikus frekvenciák némi erősítését, ami hozzájárul a hallható hullámok komplex alakjához, különösen ott, ahol ezek a jelek hirtelen változásokat (gyors tranzienseket) tartalmaznak, amelyekhez nagyfrekvenciás komponensek jelenléte szükséges a hullámformájuk fenntartásához.
Azt, hogy a nagyfrekvenciás levágás megfelelő frekvencián történjen – csökkentve a zajt és az instabilitást, de megőrizve a fontos felharmonikusokat – egy audio-erősítőben többféleképpen is biztosítható. Az egyik ilyen módszer egy többfokozatú erősítőben egy alul-áteresztő szűrő használata az egyik erősítőfokozatban. Az alul-áteresztő szűrő hatékonyan működik megakadályozva a nem kívánt magas frekvenciák erősítését. Ennek hatása a nagyfrekvenciás erősítés korlátozása. A rádiófrekvenciás (RF) jelek erősítésére tervezett áramkörökben a terhelő ellenállást vagy egy LC párhuzamos rezonáns áramkör, vagy valamilyen kerámia vagy kristályszűrő helyettesíti. Ezeknek a szűrőknek a kialakítása, illetve L és C értékei olyanok, hogy a terhelőáramkör rezonál, és gyakorlatilag nagy ellenállássá válik az erősített frekvenciasáv közepén. Ez egy olyan frekvenciaválasz görbét eredményezhet, amely élesen kicsúcsosodik egy keskeny frekvenciasávon, amelyet áteresztő sávnak neveznek, és az e sáv feletti és alatti frekvenciákat a rendszer kiszűri. A modern kialakításokban a kerámia szűrők és a felületi akusztikus hullám (SAW) szűrők használata meglehetősen összetett frekvencia-átviteli görbékkel rendelkező terveket tesz lehetővé, amelyek (mint az LC áramköröknél) nem igényelnek manuális beállítást. Egy erősítő átviteli karakterisztikáját úgy is tervezhetik, hogy alacsony erősítésű legyen bizonyos frekvenciákon, hogy kiszűrje a szomszédos csatornákon lévő más jeleket.




















