Материал: 832

Скачать файл

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

R .

(4.8)

вых

22Э

Коэффициент усиления по напряжению

вых

h21Э iБ Rэкв

21Э

(4.9)

h11Э iБ

Uвх

h11Э

где R

R .

экв

22Э

Знак минус говорит о том, что каскад с ОЭ инвертирует фазу входного сигнала.

Коэффициент усиления каскада по току

iвых

Uвых/Rн

KU Rвх

(4.10)

вх

Сквозной коэффициент усиления


K	e	Uвых		Rвх	K	U	.	(4.11)
				R R
		E	с
				с вх

Каскад с ОЭ дает усиление и по напряжению, и по току, обеспечивая значительное усиление сигнала по мощности

KP KU KI .

4.4 Анализ каскада в области нижних частот

На нижних частотах возрастает сопротивление разделительных конденсаторов С1 и С2 (их уже нельзя считать закороченными, как на средних частотах), вследствие чего образуются делители напряжения во входной и выходной цепях усилительного каскада. Уменьшается коэффициент передачи входной цепи, не всё сформированное на коллекторе напряжение сигнала доходит до нагрузки. Чем больше емкости разделительных конденсаторов, тем меньше коэффициент частотных искажений на низких частотах, но растут стоимость и габариты конденсаторов. При усилении прямоугольных импульсов от величины емкости разделительных конденсаторов зависит величина спада вершины импульса. Анализ каскада в области нижних частот преследует цель получить расчетные соотношения для выбора емкостей разделительных конденсаторов по допустимой величине коэффициента

С1

частотных искажений Мн на нижней

граничной частоте fн

для усилителей

гармонических сигналов или по до-

Uвх

Rвх

пустимой

величине

относительного

спада вершины

импульса длитель-

ностью tи

для усилителей импульсных

Рис. 4.5 Эквивалентная

сигналов.

схема входной цепи

Оценим влияние разделительно-

каскада

го конденсатора

С1,

воспользовав-

шись эквивалентной схемой входной цепи усилительного каскада для области нижних частот (рис. 4.5).

Полное сопротивление контура

	1			1
Z(p) R R	1	R	R 1	1	,
Z(p) R R	pC1	R	R 1	p	,
с вх	pC1	c	вх	p
				1

где 1 C1(Rс Rвх) – постоянная времени входной цепи на нижних частотах.

Коэффициент передачи входной цепи каскада


Kвх	(p)	Uвх(p)	Rвх		Kвх		.	(4.12)

		Ec	Z(p)	1		1

p 1

По операторному выражению (4.12) можно записать соотношения для оценки вносимых конденсатором С1 частотных и фазовых искажений:

h(t)

0 tи

Рис. 4.6 Переходная характеристика входной цепи каскада

			Kвх			1	2
M	C1	( )			1		;

			Kвх	( )		1

			1	(4.13)
( ) argK	вх	j arctg	1	,
( ) argK		j arctg		,
1			1
			1

(4.14)

а также построить переходную характеристику входной цепи каскада для области больших времен

(рис. 4.6):

h(t) Kвх (p) или h(t) e t/ 1. (4.15) pKвх

Относительный спад вершины импульса длительностью tи за счет заряда разделительного конденсатора С1 определяется соотношением

	tи
1 1 h(tи) 1 e	1 .	(4.16)

Разложив экспоненту в ряд Маклорена и		заменяя при

tи 1 начальный участок экспоненты прямой линией, получим

		t	и	t2		t	и
1	1 1		и	и	...		и	.	(4.17)
1	1 1			2 2	...			.	(4.17)
				2 2
			1	1			1

По допустимой величине частотных искажений МС1 на нижней рабочей частоте fн емкость конденсатора С1 может быть выбрана из соотношения (4.13):

C1			1			.	(4.18)
C1			R R			.	(4.18)
	2 f	н	R R	M 2	1
		н	с вх	C1

Значение МС1 в выражение (4.18) надо подставлять в относительных единицах (не в децибелах). После расчета емкость конденсатора округляется до ближайшего стандартного номинала в большую сторону.

При расчете линейных импульсных усилителей емкость разделительного конденсатора С1 выбирают по допустимой величине относительного спада вершины импульса из соотношения

(4.17):

C1		tи		.		(4.19)
C1	1	R R		.		(4.19)
	1	с	вх
Заметим, что наличие конденсатора С1 добавило в знамена-
					1
тель передаточной функции сомножитель				1	1	.
тель передаточной функции сомножитель				1	p	.
					p
					1

По аналогии с этим анализ эквивалентной схемы выходной цепи каскада для области нижних частот (рис. 4.7) позволяет получить передаточную функцию коэффициента усиления по напряжению в виде


Kн(p)	K0		,	(4.20)
Kн(p)			,	(4.20)
1		1
1

p 2

iБ

С2

где

2 C2(Rн Rвых) –

Uвх

Rвых

Uвых

постоянная времени

выходной цепи кас-

11Э

h21Э iБ

када на нижних час-

тотах.

Рис. 4.7 Эквивалентная схема выходной

Подобно

соот-

ношениям (4.18) и

цепи каскада для диапазона нижнихчастот

(4.19), можно

запи-

сать выражения для расчета емкости разделительного конденсатора С2 по допустимой величине частотных искажений МС2 на

нижней частоте fн

или по допустимому спаду импульса длитель-

ностью tи :

tи

(4.21)

2 Rвых Rн

2 f

вых

4.5 Анализ каскада в области верхних частот

В области верхних частот учитывают влияние емкости коллекторного перехода СК и инерционность процесса рекомбинации неосновных носителей, отражаемую комплексным коэффициентом передачи тока базы:

h		.

21Э	1 j

Анализ эквивалентной схемы каскада для области верхних частот (рис. 4.8) приводит в первом приближении к передаточной функции коэффициента усиления по напряжению в виде

Kв	(p)	K0	,	(4.22)

	1 p в

где в Cн СК(1 h21Э) R~ – постоянная времени каскада в области верхних частот (первое слагаемое учитывает инерционность переноса носителей заряда в транзисторе, второе – влияние емкостей коллекторного перехода и нагрузки).

Рассчитав постоянную времени в, можно оценить частотные и фазовые искажения на верхних частотах (в том числе и на

верхней граничной частоте в 2 fв ), а также время нарастания фронта импульса на выходе каскада по формулам:

Mв

1 в 2 ,

в arct в,

tф 2,2 в. (4.23)

4.6 Результирующие характеристики каскада

Объединяя результаты анализа в различных диапазонах частот, можно записать выражение для передаточной функции сквозного коэффициента усиления в виде

Ke(p) Kвх p KU p												KвхK0								.		(4.24)
Ke(p) Kвх p KU p																				.		(4.24)
										1				1		1 p
								1		1		1		1
								1				1
										p				p	2				в
											1				2
Амплитудно-частотная характеристика Ke определится
выражением											Ke
			Ke								Ke						.					(4.25)
			Ke			MС1 MС2 Mв											.					(4.25)
						MС1 MС2 Mв

				1	2								Kвх								1		2
где M	C1	( )	1	1			; M		C2		( )		Kвх					1			1		;
где M		( )	1				; M				( )							1					;
													Kвх ( )
				1									Kвх ( )								2

Mв 1 в 2.

				СК			(1+h	)
							21Э
	iБ		RК /(1+h	21Э		)
				21Э
		rБ
Uвх	RБ	rЭ	h	i				R~	Cн Uвых
		rЭ	h	i	Б
			21Э		Б

Рис. 4.8 Эквивалентная схема каскада с ОЭ для области верхних частот

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_3 тема - Диффузия
_индив анализ данных