5. Расчет динамических параметров одно и двухкаскадных усилителей низкой частоты

Цель:научиться производить расчет динамических параметров УНЧ в области средних, низких и высоких частот.

Основные расчетные соотношения различных типов усилителей

Расчетн. параметр	Схема включения транзистора в усилителе.
	ОБ	ОЭ		ОК
1	2	3		4
	где	Без учета ООС по току , , где. С учета ООС по току
1	2	3		4
	Характеристики в области верхних частот Коэффициент частотных искажений: Многокаскадный усилитель . Однокаскадный усиитель
	Постоянная времени
	,– граничная частота транзистора (справочный параметр)
	Характеристики в области верхних частот Коэффициент частотных искажений: Многокаскадный усилитель . Однокаскадный усиитель
	Постоянная времени для всех типов усилителей одинакова: ,

1. Примеры решения задач

Задача 5.1

Нарисовать электрическую схему и соответствующую ей полную эквивалентную схему однокаскадного усилителя с включением транзистора по схеме с ОБ. Рассчитать для этого усилителя коэффициент усиления по напряжению на средней частоте и значение граничной частоты усилителя в области верхних частот, если дано:Ом;;мА;кОм;кОм;пФ;пФ;мкс;В;кОм;кОм.

Решение.Типовой схеме однокаскадного усилителя с включением биполярного транзистора по схеме с ОБ (рис. 5.1) соответсвует малосигнальная эквивалентная схема по переменному току (рис. 5.2).

При составлении эквивалентной схемы по переменному току источники постоянных напряжений Е. и Е,, замыкаются через свои внутренние сопротивления на землю. На практике в большинстве случаев внутренние сопротивления источников питания очень малы и ими можно пренебречь. С учетом вышеизложенного составление эквивалентной схемы усилителя удобно производить в следующем порядке:

заменить транзисторы их эквивалентными схемами (через физические или h-параметры);

присоединить остальные элементы в соответствии с электрической схемой усилителя (рис.5.1).

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОБ на средних частотах определяется:

,;

;.

Подставляя числовые данные, определим При комнатной температуре 300 КВ, тогда:

Ом.

Ом.

Ом.

кОм

.

Найдем верхнюю граничную частоту; для этого используем следующие формулы:

,

где — постоянная времени на верхних частотах.

Подставляя числовые данные, рассчитаем

МГц

Расчеты показывают, что заданный усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению на средних частотах, равный 2,63, и верхнюю граничную частоту, примерно равную 1 МГц.

Задача 5.2.

Нарисовать электрическую схему для двухкаскадного усилителя, первый каскад которого представлен типовой схемой с ОЭ, а второй каскад — схемой ОК, те. (ОЭ-ОК). Рассчитать для этой схемы коэффициент частотных искажений по числу емкостей ,,. дано:;Ом,кОм,пФ,мГц,Ом,Ом,пФ,кОм,кОм,мкФ,мкФ, В;кОм;кОм.

Сопротивления делителей на входе у обеих схем одинаковы: кОмкОм,

Решение.Электрическая и эквивалентная схемы заданного усилителя показаны, оответственно, на рис. 5.3 и 5.4.

Коэффициент частотных искажений определяется по числу емкостей ,,.

;

;

.

Подставим числовые значения.

При этом нужно учесть, что , в схеме с ОЭ учитывается вв двух случаях: еслине зашунтированолибо на нижних частотах. В противном случае входное сопротивление каскада с ОЭ примерно равно входному сопротивлению транзистора с ОЭ, и тогда входное сопротивление определяется по формуле.

Входное сопротивление схемы с ОЭ для нижних частот:

Ом.

С учетом делителя

Ом;

кОм;

кОм

Определим постоянные времени:

Определим коэффициенты частотных искажений, которые вносит в усилитель каждая из емкостей на частоте кГц:

;

Общий коэффициент частотных искажений:

Задача 5.3Рассчитать коэффициент гармоник для каскада, (рис. 5.5) в отсутствие ОС () при амплитуде напряжения первой гармоники сигнала на выходе каскада;Ом,Ом,Ом,мА,,Ф,МГц,МГц,

РешениеНелинейные искажения оцениваются с помощью коэффициента гармоник.

Для каскада с ОЭ в отсутствие ОС:

;

,

где МГц;

Ом.

;