2.6.Усилитель с 0э в области высоких частот

В области высоких частот коэффициент усиления усилителя определяется значением (j) и шунтирующим влиянием внутренних емкостей транзистора и емкостей монтажа.

Как известно,

.

где _ — граничная частота усиления транзистора по току в схеме ОЭ, на которой || уменьшается в раэа. Найдем

.

Тогда очевидно

.

Отношение К_макс/| | определяет коэффициент частотных искажений

.

По заданным значениям М_в и верхней граничной частоте можно найти и выбрать тип транзистора.

Рассмотрим теперь влияние паразитных емкостей на АЧХ усилителя,

В каждой схеме есть ряд емкостей, которые с резисторами образуют фильтры нижних частот. Они изображены на рис. 2.16. Основными паразитными емкостями являются: С₁ — емкость монтажа, особенно емкость входных цепей; С₂ — емкость эмиттер-база; С₃ — емкость коллектор-база; С₄ — емкость коллектор–эмиттер.

В схеме имеются два фильтра низких частот. Конденсаторы С₃ и С₄ с параллельно включенным резистором R_к образуют фильтр низких частот на выходе транзистора. Он уменьшает динамическое коллекторное сопротивление на высоких частотах и тем самым снижает коэффициент усиления по напряжению. На входе транзистора фильтр низких частот образуют конденсаторы С₁, С₂, С₃ и резистор (на схеме не показан).

Действующая входная емкость схемы равна

С_вх=С₁+С₂+| | С₃

Рис. 2.16. Усилитель по схеме ОЭ на высоких частотах

Кроме сужения полосы пропускания усилителя, обратная связь через емкость С3 значительно уменьшает входной импеданс усилителя. Уменьшение полосы пропускания усилителя и увеличение его входной проводимости при увеличении коэффициента усиления в результате действия емкостной обратной связи называется эффектом Миллера.

Если , то . Модуль коэффициента усиления для схема 0Э можно определить из выражения

,

где

_в = [r_э’||(R_г + r_б)][C₂ + C₃(1 + К)].

Коэффициент частотных искажений

В реальной схеме усилителя спад АЧХ в области высоких частот обусловлен влиянием, как инерционностью транзистора, так и шунтирующим влиянием паразитных емкостей, которые определяют верхнюю граничную частоту усилителя.

2.7.Усилитель по схеме об

Схема усилительного каскада с ОБ приведена на рис. 2.17. В этой схеме потенциал базы по переменной составляющей равен нулю. Входной сигнал подается в цепь эмиттера, а нагрузка подключена в коллекторную цепь.

Рис. 2.17. Схема усилителя RC–типа по схеме ОБ

Резисторы R₁ и R₂, а также резистор R_Э, как и в схеме ОЭ, обеспечивают не только положение рабочей точки на линии нагрузки, но и выполняют роль температурной стабилизации.

Рассмотрим работу усилительного каскада с ОБ в области средних частот и определим основные параметры усилителя.

Эквивалентная схема усилителя приведена на рис. 2.18. Запишем систему уравнений, из которой определим основные усилительные параметры для схемы ОБ.

U_вх = I_э(r_э+r_б)–I_кr_б=I_эr_э+(I_э–I_к)r_б, (2.13)

0 = I_э(r_б–r_к)+I_к(r_к+ –r_б) (2.14)

I_э(r_к – r_б)= I_к(r_к + – r_б)

Найдем коэффициент усиления по току транзистора в схеме рис. 2.17

.

Так как r_к » r_б » , r_к » , то ≈ .

Коэффициент усиления по току усилительного каскада:

. (2.15)

Выражение (2.15) свидетельствует о том, что коэффициент усиления по току в схеме ОБ меньше единицы и зависит от коэффициентов разветвления токов во входной и выходной цепи.

Входное сопротивление усилителя можно найти, пересчитав резистор rб во входную цепь (см. рис. 2.18).

r_{вх б}  r_э + r_б(1 – )

Входное сопротивление усилительного каскада будет меньше

R_{вх б} = r_{вх б} || R_э.

Коэффициент усиления по напряжению транзистора

.

Полученное выражение позволяет определить коэффициент усиления усилителя при R_г = 0.

Рис. 2.18. Эквивалентная схема усилителя RC–типа с ОБ

При R_г  0 входной ток будет создавать на нем падение напряжения» что приведет к уменьшению напряжения Uвх (см. рис. 2.18).

Напряжение

.

Тогда:

.

Полученное выражение свидетельствует о значительном влиянии внутреннего сопротивления источника сигнала на коэффициент усиления усилителя, включенного по схеме ОБ.

Выходное сопротивление схемы ОБ определяется величиной сопротивления резистора, включенного в коллекторную цепь транзистора. Действительно» из рис. 2.18 видно, что R_{вых б} =r_к||R_к=R_к, так как r_к » R_к.