От частоты

ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ

С ростом частоты коэффициент усиления по току биполярного транзистора становится комплексным и уменьшается по модулю. Зависимость b от частоты достаточно хорошо может быть описана фильтром низкой частоты первого порядка (интегрирующая цепочка):

, (31)

где b ‑ коэффициент усиления по току на низких частотах, f_b ‑ частота, на которой b уменьшается в раз (т.е. на 3дБ).

Наиболее наглядно эта зависимость может быть представлена в логарифмическом масштабе (рис.22).

На частотах f>f_b, b уменьшается 20дБ/декаду, т.е. при увеличении частоты в 10 раз b уменьшается в 10 раз, а при некоторой частоте f_Г становится равным единице (0 дБ). Поэтому в области частот от f_b до f_Г выполняется соотношение

b(f)×f=f_Г (32)

или

(33)

Частоты f_b и f_Г связаны соотношением

, (34)

поэтому в справочниках обычно указывают только величину f_Г - граничную частоту усиления по току.

Причина падения величины b на высоких частотах – наличие емкости перехода база-эмиттер и сопротивления между активной областью базы и выводом базы (рис.23).

Напомним, что и в реальных схемах имеет величину ~1¸100Ом. Величина r_Б0~0,1r_Э и также зависит от тока коллектора.

На частоте f_Г емкость С_Б шунтирует базовый ток транзистора так, что ток через нее в b раз больше, чем ток базы, поэтому

, (35)

отсюда

, (36)

причем с изменением тока базы емкость С_Б и сопротивление r_Э изменяются так, что величина f_Т остается практически неизменной.

В каскаде с ОЭ величина b(f) с частотой изменяется по-разному в зависимости от выходного сопротивления источника сигнала r_Г.

Если r_Г>>r_Б (а r_Б имеет величину ~0,1¸10Ом), то f_b определяется шунтированием базового тока емкостью С_Б и поэтому, согласно (34), .

Если же r_Г£r_Б, то причиной уменьшения базового тока будет уменьшение падения напряжения на делителе r_БС_Б. Легко показать, что

. (37)

Падение величины b с ростом частоты уменьшает коэффициент усиления каскада с ОЭ по напряжению К_U:

® ‑ при b>>1. (38)

Приняв за верхнюю границу усиления f_В частоту, на которой К_U падает в раз с учетом того, что на частотах больше f_b величина b(f) имеет почти чисто мнимый характер (формула (31)), получим, что на частоте f_В |b|=1 и поэтому f_В=f_Г, если r_Г>>r_Б и

f_В=10f_b=10f_Г/b при r_Г£r_Б. (39)

Таким образом, в зависимости от r_Г f_В расположена в диапазоне от 10f_Г/b до f_Г.

К сожалению, учет паразитных параметров схемы с ОЭ приводит к значительному снижению реально достижимой величины f_В. Главной причиной снижения усиления на высокой частоте является эффект Миллера.

Дата добавления: 2015-07-02