Схемотехника аналоговых электронных устройств

Красько А. С.

Приведем эквивалентную схему каскада для частот сигнала (рис. 2.12).

Рисунок 2.12. Схема каскада с ОЭ для частот сигнала

С целью упрощения анализа каскада выделяют на АЧХ области НЧ, СЧ и ВЧ (см. рис. 2.2), и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.

Эквивалентная схема каскада в области СЧ приведена на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13. Схема каскада с ОЭ в области СЧ

Как видно, эта схема

не содержит реактивных элементов, т.к. в области СЧ влиянием на АЧХ разделительных (C_p1, C_p2) и блокировочных (C_э) емкостей уже можно пренебречь, а влияние инерционности БТ и C_н еще незначительно.

Проведя анализ схемы, найдем, что

K₀ = S₀R_экв,

где R_экв ≈ R_к ∥ R_н;

g_вх ≈ g + G₁₂,

где G₁₂ = 1/R₁₂ = 1/(R_б1 ∥ R_б2);

g_вых ≈ g = 1/R_к.

Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора g_22э много меньше g_к и g_н. Это условие (если не будет оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на БТ. Такое допущение справедливо потому, что БТ является токовым прибором и особенно эффективен при работе на низкоомную нагрузку.

Эквивалентная схема каскада в области ВЧ приведена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14. Схема каскада с ОЭ в области ВЧ

Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием инерционности транзистора и емкости C_н.

Проведя анализ согласно методике раздела 2.4, получим выражение для коэффициента передачи каскада в области ВЧ:

где τ_в — постоянная времени каскада в области ВЧ.

Постоянную времени каскада для удобства анализа представим так:

τ_в = τ + τ₁ + τ₂,

где τ — постоянная времени транзистора (

),

τ₁ — постоянная времени выходной цепи

транзистора,

τ₁ = S₀C_кr_бR_экв;

τ₂ — постоянная времени нагрузки,

τ₂ = C_нR_экв.

Входную проводимость представим в виде:

где C_вх.дин — входная динамическая емкость каскада,

C_вх.дин ≈ C_эд + (1 + K₀)C_к = τ/r_б + (1 + K₀)C_к.

Выходная проводимость определится как

где C_вых — выходная емкость каскада, C_вых=C_кS₀r_б.

Выражения для относительного коэффициента передачи Y_в и коэффициента частотных искажений M_в в комментариях не нуждаются:

< image l:href="#"/>

φ_в = –arctg ωτ_в,

M_в = 1/Y_в

По приведенным выражениям строится АЧХ и ФЧХ каскада в области ВЧ.

Связь коэффициента частотных искажений M_в и f_в выражается как

В n-каскадном усилителе с одинаковыми каскадами наблюдается эффект сужения полосы рабочих частот, который можно скомпенсировать увеличением верхней граничной частоты каскадов f_вi до

Эквивалентная схема каскада в области НЧ приведена на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15. Схема каскада с ОЭ в области НЧ

Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием разделительных (C_р1, C_р2) и блокировочных (C_э) емкостей.

Влияние этих емкостей на коэффициент частотных искажений в области НЧ Mн каскада можно определить отдельно, используя принцип суперпозиции. Общий коэффициент частотных искажений в области НЧ определится как