Амплитудно-частотная характеристика каскада
Анализ частотной зависимости КU (w) проведем для схемы ОЭ В области средних частот анализ схемы аналогичен рассмотрению, проведенному в лабораторной работе № 1. При этом принимается, что сопротивление разделительных емкостей C1, С2 и емкости С3 равно нулю, сопротивление емкости нагрузки равно бесконечности, коэффициент передачи тока транзистора не зависит от частоты. При этих условиях получаем, что коэффициент передачи напряжения составляет KU = uВЫХ / uВХ = – bRН' / h11Э = – a RН' / h11Б (2.1) и не зависит от частоты. Соответственно, если обозначить rВХ Э = RБ || h11Э, то с учетом сопротивления источника сигнала RГ получим KU' = uВЫХ / eГ = – (rВХ Э /( rВХ Э + RГ)) (bRН' / h11Э). (2.2)
KU' также не зависит от частоты. В области низких частот поведение KU(w) определяется емкостями C1, С2 и С3, емкостное сопротивление которых с уменьшением частоты растет. Эквивалентная схема каскада ОЭ в области низких частот показана на рис. 2.1, б. Проведем приближенный анализ частотной характеристики. С этой целью влияние емкостей на частотную характеристику учтем сначала раздельно. Определяя влияние одной из них, две другие будем считать бесконечно большими. Для определения влияния C1 при С2 = С3 = ¥ воспользуемся соотношением (2.2), которое запишем с учетом сопротивления Хс1 = 1/jwC: KU(w) = KU rВХ Э /(RГ + rВХ Э + 1/jwC1) = = (rВХ Э /(RГ+ rВХ Э )) (KU /(1+wН1/jw)) = KU'/(1+wН1/jw), (2.3)
где wН1 = 1/tН1 = 1/С1(RГ+ rВХ Э ) – низшая граничная частота, определяемая постоянной времени перезарядки конденсатора C1 в рассматриваемой схеме. Из (2.3) следует, что при w = wН1 коэффициент ½KU(w)½ = KU'/ . Аналогичное выражение можно получить, учитывая емкость С2 при KU(w) = KU' / (1+wН2 / jw), (2.4)
где wН2 =1/tН2 @ 1/C2(RК+RН) также является низшей граничной частотой, связанной с постоянной времени конденсатора С2. Определяя влияние С3 при C1 = C2 = ¥, имеем KU(w) = KU'/(1+wН3 / jw) и wН3 =1/tН3 = 1/(C3((h 11Э+RБ || RГ)/(b+1)) ||RЭ ).
Совместный учет всех трех емкостей при некоторых допущениях (но достаточно сложных выкладках) приводит к приближенному соотношению KU(w) = KU'/((1+wН1 / jw)(1+wН2 / jw)(1+wН3 / jw)). (2.5) Производя перемножение в знаменателе и отбрасывая малые члены, получим KU(w) @ KU' / (1+wН / jw), (2.6) где wН = wН1+ wН2+ wН3 – низшая граничная частота усиления, на которой коэффициент передачи напряжения уменьшен в раз по сравнению со своим максимальным значением. Как видим, процедура вычисления wН сводится к определению постоянных времени конденсаторов С1, С2 и С3. Аналогичный подход относится не только к каскаду ОЭ, но также и к каскадам ОБ и ОК. В области высоких частот поведение KU(w) определяется собственной инерционностью транзистора (напомним, что ta = СЭБ × rЭ , что связано с диффузионными процессами в базе, wa=1/ta, wb=1/tb). Кроме того, имеется влияние емкости транзистора СКБ. Емкость СЭБ часто не учитывают, поскольку она шунтирована малым сопротивлением rЭ. Обозначим RГ' = RГ|| RБ. Из анализа данной схемы по аналогии с (2.2) можно вычислить коэффициент передачи каскада по напряжению KU ОЭ(w) = uВЫХ / eГ = – b(w) ZН'(w) / (RГ' + h 11Э(w)) , (2.7) где ZН' = R Н' || (1 / jwCН), b(w) = b0 / (1 +jwtb ), h 11Э(w) = rБ + rЭ (1 + b(w)), После преобразований (2.7) можно свести к приближенному соотношению KU(w) = KU' / (1 + jwtВ). (2.8) Считается wВ=1/tВ верхней граничной частотой, на которой KU(wв)=KU'/Ö2. Для каскада ОЭ tВ= tН' + tОЭ (1 – gЭ), (2.9) tН' = RН'CН, tОЭ = tb + (b0+1)СКБ RН' gЭ = b0rЭ / (RГ' + h 11Э).
Оценочный расчет коэффициента передачи по напряжению в области верхних частот для каскадов ОБ и ОК можно осуществить по формуле, аналогичной (2.8). Для каскада ОБ
tВ = tН' + (ta + СКБ RН') (1 + gБ), (2.10) где gБ = rБ / (RГ' + h 11Б).
Для каскада ОК tВ @ CН (RН' || (h 11Б + RГ' (1– a0))) + ta + CКБ RГ'. (2.11).
Необходимо обратить внимание, что при RГ' = 0 верхние граничные частоты каскадов ОЭ и ОБ, практически, равны между собой. Увеличение сопротивления RГ' в цепи базы каскадаОЭ ведут к уменьшению его верхней граничной частоты. Увеличение сопротивления RГ' в каскаде ОБ способствует увеличению его верхней граничной частоты. Каскад ОК обладает наиболее высокой верхней граничной частотой. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|