Материал: Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец

В этом случае y21 становится комплексной величиной:

Теперь

Согласно выражению (3.8), частотная зависимость сквозного коэффициента усиления К& Е определяется частотной зависимостью крутизны транзистора y21, т.е. модулем выражения (3.7):

крутизна у21 уменьшается в корень из двух раз.

Приравняв подкоренное выражение в (3.9) двум и решив это уравнение, найдём частоту верхнего среза по крутизне:

График частотной характеристики (3.9) представлен на рис. 3.3

Во втором случае (R1 >> RВХ) на входе каскада включён генератор тока, и входной ток практически не зависит от параметров транзистора:

66

Обычно параметр h&21 является комплексной величиной. Для схемы рис. 3.2 h&21 имеет вид

Из выражения (3.12) следует, что частотная зависимость сквозного коэффициента усиления КЕ определяется частотной характеристикой параметра h21:

В диапазоне частот, где выполняется неравенство 1 >> (2πfСБ′ЭrБ′Э)2 , параметр h21 не изменяется и остаётся равным h21 = SrБ′Э . При дальнейшем увеличении частоты величина, стоящая под корнем, растёт и становится больше единицы, а значение h21 начинает убывать. Таким образом, зависимость от частоты параметра h21 не отличается от зависимости, представленной на рис. 3.3. Верхняя граничная частота fh21 находится из уравнения

1+(2πfh21CБ′ЭrБ′Э)2 = 2 .

Решая это уравнение относительно fh21, получим

67

Из сравнения (3.10) и (3.15) следует, что использование генератора ЭДС на входе каскада позволяет получить более широкую полосу пропускания, чем при использовании генератора тока (fУ21 > fh21).

В реальных условиях сопротивление R2 ≠ 0, и приходится учитывать влияние ёмкости СК. Наличие этой ёмкости обусловливает появление паразитной отрицательной частотно-зависимой обратной связи по напряжению, которая приводит к сужению полосы пропускания усилителя. Для оценки влияния ёмкости СК рассмотрим часть эквивалентной схемы транзистора (рис. 3.2) [1],

на 1800, следовательно, напряжения uб'Э и

u2 находятся в противофазе, и на ёмкости СК действует сумма этих напряжений.

Врезультате ток через СК будет равен

i2 = jωCK (uБ′Э +u2 ) = jωCK (uБ′Э +SuБ′ЭR2 ) = jωuБ′ЭCK (1+SR2 ) . (3.17)

68

Согласно (3.19) входная проводимость этой схемы носит ёмкостной характер и определяется величиной эквивалентной ёмкости С0:

которая называется входной динамической ёмкостью и подключается параллельно сопротивлению rБ´Э. Для учёта влияния ёмкости СK на частотные свойства транзистора в реальных условиях (R2 ≠ 0) необходимо заменить в выражениях (3.10) и (3.15) ёмкость СБ'Э на С0 . При этом граничная частота сквозного коэффициента усиления (для 3.8 и 3.12) уменьшится пропорционально отношению С0/СБ'Э.

Входное сопротивление транзистора, включённого по схеме с ОЭ, также зависит от частоты. В реальных условиях (R2 ≠ 0) входную цепь транзистора можно представить эквивалентной схемой (рис. 3.5, а).

ZВХ

f

f1 f2

Рис. 3.5

На рис. 3.5, б представлена зависимость входного сопротивления транзистора от частоты. При увеличении частоты от нуля до f входное сопротивление транзистора имеет активный характер и равняется RВХ = h11 = rБ'+ rБ'Э. На этом участке сопротивление ёмкости С0 значительно превышает сопротивление rб'Э и не оказывает никакого влияния на RВХ. На частоте f1 эти сопротивления становятся равными, и при дальнейшем увеличении частоты сопротивление ёмкости С0 шунтирует rБ'Э. Входное сопротивление транзистора на этом участке частотного диапазона становится комплексным, имеет ёмкостной характер и уменьшается с ростом частоты. На частотах выше f2 можно считать, что ёмкость С0 представляет собой короткое замыкание, а входное сопротивление

69

снова становится активным и равным сопротивлению rБ'. Значения частот f1 и f2 можно определить из выражения для полного входного сопротивления ZВХ:

Значение частоты f1 соответствует полюсу приведенного выше уравнения, а частоты f2 – его нулю. Выражения для определения этих частот имеют вид

перехода и достигают заметной величины уже при сравнительно малом входном напряжении. Уровень искажений существен-

но зависит от сопротивления источника сигнала R1 [1]. По мере увеличения этого сопротивления нелинейные искажения сначала уменьшаются, достигают минимума и затем снова увеличиваются (рис. 3.6).

3.1.2. Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой

В рассматриваемом включении база транзистора является общим электродом для входной и выходной цепей. Входной сигнал действует между эмиттером и базой, а выходной – между коллектором и базой (рис. 3.7).

70