Работа усилителя в области верхних звуковых частот

В области верхних звуковых частот пренебрегают влиянием С_Р, и учитывают влияние суммарной емкости нагрузки С_НS, так как в данной области частот сопротивление С_НS становится соизмеримо с R_Н и включено параллельно, следовательно им пренебрегать нельзя, а сопротивление С_Р становится пренебрежительно малым и включено последовательно с нагрузкой, следовательно им можно пренебречь. В этом случае выходная цепь усилительного каскада, как четырехполюсника, будет иметь вид, приведенный на рис. 3.12.

Рисунок 3.12 — Модель выходной цепи усилительного каскада в области ВЧ

Коэффициент передачи или коэффициент усиления в области верхних частот , в этом случае будет определяться следующим выражением:

.

После преобразований получим:

.

Для построения АЧХ определим модуль коэффициента передачи:

,

где .

Согласно полученного выражения, с увеличением частоты растет b и уменьшается модуль . В этом случае АЧХ имеет вид, показанный на рис. 3.14(а).

Коэффициент частотных искажений определяется аналогично:

,

а его модуль имеет вид:

.

В области высоких звуковых частот зная С_НS, R_Н, ½ M_В ½, f_В определяют R_Вых. Такой расчет должен предшествовать расчету по постоянному току и максимальное значение R_Вых, определенное для схем с ОЭ и ОБ, поставит ограничение сверху на выбор резистора R_К по постоянному току.

Рисунок 3.14 — Частотные характеристики усилителя в области ВЧ

(а — АЧХ, б — ФЧХ, в — АФЧХ)

Если граничная частота усиления транзистора, на порядок или хотя бы в 3¸5 раз превышает максимальную частоту входного сигнала усилителя f_В, то влиянием транзистора на частотные характеристики усилителя можно пренебречь. Если же данные частоты соизмеримы, то необходимо учитывать частотные свойства транзистора. Коэффициенты усиления по току для схем с ОБ и ОЭ, с учетом их частотных свойств, имеют вид:

; .

Для схемы с ОБ граничная частота на порядок больше чем у схемы с ОЭ, следовательно, схема с ОБ обладает лучшими частотными характеристиками.

Коэффициенты частотных искажений для транзистора можно определить аналогичным образом:

, .

Общий коэффициент частотных искажений каскада, с учетом частотных свойств транзистора, будет определяться произведением коэффициента частотных искажений каскада и коэффициента частотных искажений транзистора:

.

9 Усилитель на биполярном транзисторе, включенном
по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 2.14.

Расчет схемы по постоянному току.

Режим работы схемы по постоянному току определяется элементами: R_Э, R_Б, E_К и параметрами транзистора. Аналогично, как и для схемы с общим эмиттером, выходную и входную цепи можно описать следующими системами уравнений:

Так как I_Э=I_К+I_Б, а I_Б<<I_К, то уравнение (2.15) можно записать в виде:

.

Рисунок 2.14 — Принципиальная схема усилителя на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим коллектором

Как и для схемы с ОЭ (см. рис. 2.15) построим нагрузочную линию (1) соответствующую 1 ^Й системе уравнений (2.15), (2.16):

По аналогии со схемой с ОЭ выбираем точку покоя "О", и определяем значения сопротивлений R_Э и R_Б (см. рис. 2.15).

, .

Расчет по переменному току.

Представим схему замещения усилителя с ОК для расчета каскада по переменному току (см. рис. 2.16.), при этом примем следующие допущения:

– зажимы "+" и "–" источника питания по переменному току считаем однопотенциальными, за счет низкого внутреннего сопротивления источника питания;

– при определении основных характеристик усилителя считаем, что усилитель работает в области средних звуковых частот, следовательно, сопротивлениями разделительных конденсаторов С_{Р 1} и С_{Р 2} можно пренебречь, как и влиянием емкости С_НS.

Рисунок 2.15 — Определение режима работы по постоянному току
а) на выходных характеристиках транзистора,
б) на входных характеристиках транзистора

Рисунок 2.16 — Схема замещения усилителя с ОК

Дата добавления: 2014-01-04