По этой формуле можно найти верхнюю граничную частоту каскада

 

.

 

Оценим влияние генератора и нагрузки на частотные свойства каскада. .Чем меньше , тем больше и меньше . Следовательно, чем идеальнее генератор напряжения, тем больше коэффициент передачи , выше граничная частота и быстрее заканчивается переходный процесс. Влияние нагрузки проявляется через . При получаем , , , , . Применительно к импульсам это означает уменьшение длительности фронта выходного импульса.

Рис.2.9. Определение времени нарастания фронта импульса по осциллограмме выходного напряжения

Поясним последнее. Пусть напряжение на выходе каскада меняется по закону . Раскроем скобки, прологарифмируем и найдем время: . Рассмотрим график выходного процесса (рис.2.9), если на входе действует однополярный прямоугольный импульс. Переходный процесс заканчивается приблизительно за время . Действи-

 

тельно, и . Длительность фронта (время нарастания фронта) определяется как , то есть временем изменения напряжения от 0, 1 до 0, 9 . Для нашего случая

; .

 

Найдем время нарастания фронта импульса

 

.

 

Итак,

.

При получим: , , . Тогда

.

 

То есть получается минимальное время нарастания фронта импульса. Выражение времени нарастания можно связать с верхней граничной частотой:

; ; ; .

Этим соотношением можно пользоваться, если требуется найти или .

В области высших частот следует учитывать частотную зависимость входного сопротивления, формулу которого можно получить из (2.4), если заменить на :

, ,

где

; .

 

Из формулы видно, что, чем больше внутренняя обратная связь (отрицательная) по току, тем больше входное сопротивление. С ростом частоты модуль входного сопротивление уменьшается и стремится к минимальному значению . Из формулы можно получить АЧХ и ФЧХ входного сопротивления.

В усилителях, работающих со сложными сигналами, составляющие сигнала (гармоники) больше верхней граничной частоты будут усиливаться с амплитудными и фазовыми искажениями. Количественно это характеризуют коэффициентом частотных искажений:

.

 

Добротность каскада

 

В усилительной технике применяется понятие площадь усиления или по-иному добротность каскада. По определению добротность это:

 

или .

 

Первая формула используется в усилителях переменного тока, а вторая - в импульсных. По своей физической сути добротность характеризует предельные возможности усиления каскада. Явный вид второй формулы при условии и при подстановке коэффициента передачи по напряжению в области средних частот и времени нарастания фронта импульса будет:

 

.

 

Рассмотрим частные случаи. При , то есть , , и получим:

.

 

При получим , ,

 

.

 

Применим также . Тогда:

.

 

Для идеального генератора получим добротность транзистора:

.

Обычно . Тогда . Выражение в знаменателе – постоянная времени цепи обратной связи транзистора (дается в справочниках по транзисторам).

Для промежуточного каскада, когда при

.

Максимум этой функции будет при

и он равен:

.

Значение рекомендуют рассчитывать в многокаскадных усилителях.

Существует также ряд схемных решений, позволяющих увеличить площадь усиления каскада как за счет подъема коэффициента усиления по напряжению в области высших, так и в области низших частот. Например, емкостная (RC) коллекторная низкочастотная коррекция, высокочастотная емкостная эмиттерная коррекция и т. д. Со всеми этими вопросами можно подробнее ознакомиться в литературе по широкополосным усилителям.

 

Вопросы и задания для самопроверки к главе II

 

1. Почему многокаскадный усилитель с разделительными конденсаторами называется каскадом с RC – связями?

2. В чем состоит подход к рассмотрению многокаскадных усилителей?

3. Что Вы можете сказать о точности определения усилительных параметров каскада на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером (ОЭ)?

4. Выведите , , , , для области средних частот.

5. Определите возможные значения , если каскад работает от аналогичного, на аналогичный, являясь промежуточным.

6. Охарактеризуйте частотные свойства каскада. Что влияет на в области низших, а что в области высших частот?

7. Как влияет каскад на передачу импульсных сигналов?

8. Какой смысл вложен в термин " площадь усиления"?

9. Как влияют нагрузка и генератор на добротность каскада?

10. Получите выражение для с учетом дифференциального сопротивления коллекторного перехода.

11. Выведите параметры усилительного каскада для области средних частот с учетом внутренней обратной связи по току.

12. Как влияет внутренняя обратная связь транзистора по напряжению на усилительные параметры каскада?

13. Напишите формулы усилительных параметров каскада, как это принято в теории цепей.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: