Sygnał wejściowy podawany jest na siatkę sterującą lampy przez kondensator separujący Cs. Służy on do odzielenia składowych stałych napięcia obwodu wejściowego lampy, która wynosi w tym przypadku 0V, od składowej stałej napięcia źródła sterującego która może być dowolna. Gdy mamy absolutną pewność, że jest też równa zeru można z kondensatora zrezygnować, ale nie jest to zalecane. Ogólne zalecenie odnośnie dobierania wartości kondensatora Cs jest taka, aby częstotliwość graniczna FILTRU dolnoprzepustowego który tworzy z rezystancją Rs była poniżej załóżonej dolnej częstotliwości granicznej wzmacniacza.
W stanie ustalonym przez triodę płynie pewien prąd anodowy, wynikający z założonego punktu pracy, prąd ten jest taki sam dla anody i katody (siatka ma potencjał ujemny względem katody więc prąd siatki nie płynie) co powoduje pewien spadek napięcia na opornościach anodowej Ra i katodowej Rk, wyznaczone przy obliczaniu punktu pracy. Jeżeli przyłożymy do wejścia sygnał w postaci napięcie zmiennego sygnał ten przejdzie przez kondensator Cs o pojawi się niezmieniony na siatce sterującej lampy. Zakładamy tutaj, że kondensator ma na tyle dużą wartość, że nie wpływa na składową zmienną przebiegu, sytuacjami odmiennymi zajmiemy się potem. Zakładająć chwilowo, że napięcie na oporniku Rk jest stałe, to zmienne napięcie na siatce przy stałym napięciu na katodzie spowoduje powstanie zmiennego napięcia siatka-katoda. Ponieważ napięcie siatka-katoda jest napięciem sterującym lampę to spowoduje ono powstanie zmiennego prądu anodowego lampy, a dokładniej pewnej składowej zmiennej nałożonej na składową stałą prądu anody. Składowa ta przepływając przez opornik anodowy Ra wytworzy na nim zmienne napięcie, które pojawi się na wyjściu. Kondensator wyjściowy Ca pełni identyczną rolę jak kondensator Cs - odcina składową stałą a przepuszcza składową zmienną. Wzmacniacz jest nazywany oporowym gdyż obciążeniem lampy (elementem przez który przepływa prąd) jest rezystor, w tym wypadku rezystor Ra.
Zastanówmy się teraz co wpływa na wzmocnienie uzyskane w naszym wzmacniaczu. Wzmocnienie jest definiowane jako stosunek wartości napięcia wyjściowego do wartości napięcia wejściowego, innymi słowy ile razy napięcie wyjściowe jest większe od napięcia wejściowego. Mowa oczywiście tylko o składowych zmiennych sygnałów! Symbolem używanym do opisywania wzmocnienia jest litera k, w przypadku gdy chodzi nam o wzmocnienie konkretnego parametru np. napięcia dodamy jest symbol tej wartości w indeksie np. ku - wzmocnienie napięcia. UWAGA! W dalszym ciągu tego tekstu mówiąc "napięcie" lub "prąd" mamy na myśli tylko składowe zmienne tych wartości! Jak już zostało powiedziane napięcie wyjściowe jest wprost proporcjonalne do prądu anodowego, jest tym większe im jest większy prąd i im jest większa oporność anodowa Ra. Wynika to wprost z prawa Ohma - napięcie jest wprost proporcjonalne do prądu płynącego przez opór i do wartości tego oporu: U=R*I. Tak więc aby zwiększyć wzmocnienie należy wybrać możliwie duży opór obciążający, ale nie można go zwiększać w nieskończoność - ma on wpływ na punkt pracy lampy, oraz z jeszcze kilku innych omówionych później powodów. Tak więc zwiększać wzmocnienia tą drogą za bardzo się nie da. Ponieważ jednak napięcie wyjściowe jest zależne od prądu anodowego, więc można by zwiększyć jego wartość (przypominam, cały czas jest mowa o składowych zmiennych). Istnienie zmiennej składowej prądu anody, czyli tej która nas interesuje wynika bezpośrednio z istnienia zmiennego napięcia siatka-katoda. Parametr który wiąże ze sobą te dwie wartości jest parametrem lampy elektronowej i jest to nachylenie charakterystyki (wyrażane w mA/V i określane symbolem S)- im jest większe tym większa jest zmiana prądu anodowego przy takiej samej zmianie napięcia siatka-katoda. Nie mamy za bardzo wpływu na tę wartość, jest ona parametrem lampy i zależy od jej konstrukcji. Można tę wartość zmieniać w pewnych, na ogół bardzo niewielkich, granicach poprzez dobieranie odpowiednich warunków pracy lampy - jej odpowiednią polaryzację (zakładamy, że lampa ma stałe nachylenie - czyli nie jest selektodą. Jak pamiętamy w przypadku triody anoda dość silnie oddziałuje na prąd anodowy, czyli nachylenie możemy zwiększyć zwiększając napięcia anodowe. Można to zrobić na dwa sposoby - zmniejszając rezystor Ra tak aby składowa stała prądu anody dawała mniejszą wartość składowej stałej napięcia na tym oporze lub zwiększając napięcie zasilania wzmacniacza. Pierwszy sposób powoduje zmniejszenie wzmocnienia spowodowane zmniejszeniem rezystancji obciążenia i ta strata jest znacznie większa niż zysk związany ze wzrostem nachylenia (gdyż siatka oddziałuje znacznie silniej na prąd anody niż anoda). Zwiększać napięcia zasilania nie można do wartości nadmiernej, gdyż grozić to może uszkodzeniem lampy. W przypadku tetrod i Pentod napięcia anodowe ma na nachylenie praktycznie żaden wpływ (przy normalnych warunkach pracy lampy). wpływ ma za to wartość napięcia siatki drugiej - jego zwiększenie skutkuje pewnym wzrostem nachylenia ale jednocześnie rośnie prąd anody, co powoduje, że trzeba zmniejszyć wartość opornika anodowego, aby utrzymać niezmienioną wartość spadku napięcia na nim dla składowej stałej wynikający z założonego punktu pracy. Na ogół wartości optymalne są podane w katalogach i ich zmiana nie a większego sensu. Jak widać możliwości wpływania na wzmocnienie wzmacniacza są dość ograniczone - dobór odpowiedniego punktu pracy i dobór odpowiedniej lampy.
Układ ten jest układem odwracającym, czyli faza sygnału na wyjściu jest odwrotna niż faza sygnału na wejściu. Mówiąc prościej sygnał wyjściowy ma w stosunku do sygnału wejściowego zamienioną miejscami górną i dolną połówkę, tak jak to widać na rysunku obok. (Jest to prawda tylko dla układu oporowego, tzn. z rezystorem w obwodzie anodowym lampy). Fakt ten jest prosty do wytłumaczenia: wzrost sygnału wejściowego powoduje wzrost napięcia na siatce sterującej, co z kolei jest powodem wzrostu prądu anody. Większy prąd anody powoduje większy spadek napięcia na rezystorze anodowym Ra, czyli napięcie na anodzie lampy zmniejsza się. Analogicznie jeżeli napięcie na siatce obniża się to napięcia na anodzie ulega podwyższeniu. Odwrócenie fazy jest bardzo istotne i jego znaczenie zostanie szerzej omówione przy omawianiu parametrów częstotliwościowych wzmacniacza.
Omówiliśmy do tej pory przypadek idealny - sytuacja, kiedy obwód anody nie wpływa na obwód siatki, czyli na wzmocnienie (oczywiście nie wpływa bezpośrednio wpływ poprzez zmianę punktu pracy właśnie został omówony) i przy założeniu istnienia stałego (w sensie braku składowej zmiennej) napięcia na katodzie lampy. Oczywiście w sytuacjach rzeczywistych tak nie ma i oba te zdarzenia niestety mają miejsce. Zajmijmy się teraz wpływem obwodu wyjściowego (anodowego) na wzmocnienie. Jak przed chwilą zostało wspomniane wzmacniacz oporowy odwraca fazę, i górnej połówce sygnału wejściowego odpowiada dolna połówka na sygnale wyjściowym. Jak teraz przypomnimy sobie charakterystyki triody to okaże się, że napięcie anody też wpływa na prąd anody - większe napięcie anody oznacza większy prąd anody przy tym samym napięciu na siatce. W takiej sytuacji jeżeli na siatce jest dodatnia połówka sygnału wejściowego, odpowiada jej ujemna połówka na wyjściu, to obniżające się napięcie anodowe zgodnie z kształtem charakterystyk anodowych lampy powoduje spadek prądu anodowego triody. zmniejszenie się prądu anodowego to zmniejszenie się spadku napięcia na rezystorze Ra, czyli wzrost napięcia na anodzie lampy, a wzrost napięcia na anodzie lampy powoduje wzrost prądu anody, czyli zwiększenie się spadku napięcia na oporniku anodowym. Widać teraz, że obwód anodowy przeciwstawia się wpływowi napięcia siatki i amplituda napięcia wyjściowego jest przez ten efekt zmniejszona. Ponieważ jednak wpływ napięcia anody na prąd anody jest mniejszy niż napięci siatki dlatego też w układzie tym w ogóle zachodzi wzmocnienie. Współczynnik wiążący oddziaływanie obwodu wyjściowego (anodowego) i wejściowego (siatkowego) lampy nosi nieco mylącą nazwę współczynnika amplifikacji (inaczej współczynnika wzmocnienia) i jest oznaczany symbolem m i określa ile razy siatka oddziałuje na prąd anodowy silniej niż anoda. Widać wyraźnie, że aby uzyskać duże wzmocnienie napięcia trzeba użyć lampy o jak najwyższym współczynniku amplifikacji.
Widać również że triody znajdują dość ograniczone zastosowanie we wzmacniaczach, znacznie lepsza jest tu tetroda lub pentoda, dzięki obecności siatki drugiej (ekranującej) anoda praktycznie nie oddziałuje na prąd katody, dzięki czemu wzmocnienie zależy tylko od oporności anodowej i nachylenia lampy. Jak się to później okaże jest to szczególnie istotne dla wzmacniaczy w.cz. i p.cz.
Drugim elementem który istotnie wpływa na wzmocnienie jest obwód katody lampy. Jeżeli do uzyskania ujemnego napięcia na siatce względem katody wykorzysta się najpopularniejszy układ z rezystorem w obwodzie katody (tak jak na rysunku) to wzmocnienie układu znacznie spadnie. Przyczyna tego jest bardzo prosta: Ujemne sprzężenie zwrotne wewnątrz samego wzmacniacza. Jak wiadomo przy ujemnym względem katody napięciu siatki prąd siatki jest równy zeru, więc prąd katody jest równy prądowi anody (dla triody lub sumie prądów anody i siatki drugiej (dla tetrody i pentody). Czyli wzrost napięcia siatki powoduje zmniejszenie się ujemnego napięcia siatka-katoda, czyli wzrost prądu anody, czyli wzrost prądu katody, czyli... zwiększenie się ujemnego napięcia siatka katoda - powstaje siła przeciwstawiająca się wzrostowi prądu anody i znacznie ten wzrost ograniczająca. W sytuacji gdyby nachylenie charakterystyki było nieskończenie wielkie to wzrost napięcia na siatce byłby dokładnie powtórzony przez wzrost napięcia na katodzie, tak aby napięcie siatka katoda było stałe. A ponieważ prąd katody i anody zmieni się tak samo to napięcie na oporniku anodowym zmieni się tyle razy mocniej ile razy opornik anodowy jest większy od opornika katodowego, czyli stosunek oporników Ra do k określa wzmocnienie. W rzeczywistości nachylenie nie jest nieskończenie duże i zmiana napięcia na katodzie nie będzie taka sama jak zmiana napięcia na siatce (będzie mniejsza), czyli wzmocnienie będzie tym mniejsze im mniejsze jest nachylenie charakterystyki lampy. Jeszcze raz więc widać, że duże nachylenie pozwala na osiągnięcie lepszego wzmocnienia.
Spadek wzmocnienia wywołany istnieniem opornika katodowego Rk jest dość znaczący, tym większy im większy ten opornik. Jednocześnie ze względu na wymagany punkt pracy i stabilność tego punktu pracy w czasie opornik ten nie może być zbyt mały - więc i wzmocnienie wychodzi niewielkie. Można ten fakt zmienić dwoma metodami: Zastosować inną metodę polaryzacji lampy - nie automatyczny minus uzyskiwany na oporniku katodowym ale dodatkowy zasilacz napięcia ujemnego do zasilania siatki lampy, katodę wtedy można połączyć bezpośrednio do masy - niestety nie zawsze ten układ jest możliwy do zastosowania. Drugą metodą, znacznie częściej stosowaną jest podłączenie równolegle do rezystora kondensatora
Ck. Dla prądów zmiennych (a takie w końcu wzmacnia nasz wzmacniacz) stanowi on zwarcie prawie doskonałe (przynajmniej w porównaniu z rezystorem), dzięki czemu na katodzie lampy panuje napięcie stałe, bo składowa zmienna popłynie do masy tym kondensatorem. Oczywiście ta metoda działa tylko dla odpowiednio dużych częstotliwości, gdyż jak wiadomo oporność kondensatora rośnie wraz ze spadkiem częstotliwości, czyli w pewnym momencie przestanie on zwierać zmienne częstotliwości na oporniku katodowym i wzmocnienie spadnie. W rzeczywistości opornik Rk i kondensator Ck tworzą filtr dolnoprzepustowy, i tak należy dobrać wartości elementów (kondensatora, bo rezystor wynika z punktu pracy) aby jego częstotliwość graniczna była mniejsza od najmniejszej jaką nasz wzmacniacz ma przenieść. Żaden wzmacniacz nie przeniesie pełnego zakresu częstotliwości, nie jest to możliwe. Są czynniki ograniczające zarówno od góry jak i od dołu wartości przenoszonych częstotliwości. Jeden z czynników poznaliśmy przed chwilą - wpływ kondensatora katodowego Ck. Innym miejscem wzmacniacza które ogranicza nam od dołu przenoszone pasmo jest kondensator wejściowy Cs, a dokładnie obwód Cs Rs. Tworzy on filtr górnoprzepustowy, przez który podłączone jest wejście wzmacniacza na wejście elementu wzmacniającego, czyli siatki lampy. Analogiczną sytuację mamy na wyjściu: kondensator Ca i (nieuwidoczniona na rysunku) rezystancja obciążenia. To są trzy podstawowe czynniki wpływające na dolną częstotliwość graniczną wzmacniacza, sama lampa nie ma na ten parametr żadnego wpływu! Praktycznie przy projektowaniu nie są one brane pod uwagę - wartości elementów daje się na wyrost odpowiednio duże aby wprowadzane przez nie ograniczenia częstotliwości leżały poniżej najniższej częstotliwości którą będziemy wzmacniać. Inna sytuacja zachodzi gdy celowo chcemy ograniczyć pasmo wzmacniacza od dołu - wtedy tak obliczamy te obwody (zazwyczaj jeden z nich) że jego częstotliwość graniczna wypada akurat w żądanym przez nas miejscu.
Podobnie ograniczana jest górna częstotliwość graniczna. W układzie wzmacniacza powstaje filtr dolnoprzepustowy złożony z oporności i pojemności wejściowej. Pojemność wejściowa stopnia wzmacniającego jest sumą pojemności siatka-katoda lampy, pojemności montażu, (te dwie wartości są stosunkowo niewielkie) oraz tzw. pojemności Millera. Ta ostatnia to po prostu pojemność siatka-anoda przemnożona przez wzmocnienie napięciowe stopnia. Wynik ten można otrzymać po analizie matematycznej schematu zastępczego wzmacniacza, analiza ta nie będzie tu przeprowadzana ze względu na jej poziom komplikacji. I ten właśnie składnik jest największy i to on rzutuje na graniczną częstotliwość wzmacniacza. Nawet niewielka pojemność rzędu kilku pikofaradów po przemnożeniu przez wzmocnienie daje dużą wartość, która powoduje że górna częstotliwość graniczna wzmacniaczanie jest duża. Opłaca się tu stosowanie lamp z bardzo małą pojemnością siatka-anoda (inaczej nazywaną pojemnością zwrotną, bo ona jakby zwraca sygnał z wyjścia z powrotem na wejście), czyli tetrod lub pentod. Ograniczenie częstotliwości od góry następuje również na wyjściu wzmacniacza - wzmacniacz ma pewną rezystancję wyjściową która wespół z pojemnością wyjściową (anoda-katoda) też tworzy filtr dolnoprzepustowy.