3. Амплитудно - частотная характеристика усилителя

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – это зависимость коэффициента усиления каскада от частоты входного сигнала. Схематически АХЧ идеального усилителя, приведенная на рис.4.6. Из нее можно увидеть, что коэффициент усиления для каскада с непосредственной связью практически не зависит от частоты. Наличие в усилителе входной и выходной емкости, а также емкости, шунтирующей эмиттерный резистор, приводит к спаду АЧХ на участке низких и высоких частот. Если рассматривать АЧХ RC-усилителя на биполярном транзисторе (см. рис.4.2), то спад АЧХ на низких частотах связан с RC-фильтром высоких частот, который состоит из входной емкости С1 и соединенных параллельно резисторов R2 и R3. Поэтому частота среза АЧХ для уровня –3дБ на участке низких частот определяется как

(4.13)

Кроме того, фильтром высоких частот является эмиттерный резистор R5 и шунтирующая емкость С3. Частота среза такого фильтра определяется как

. (4.14)

Спад АЧХ на высоких частотах такого каскада связан с наличием фильтра низких частот, который состоит из резистора коллекторной нагрузки R4 и емкости нагрузки С_Н. Поэтому частота среза АЧХ на уровне –3дБ на участке высоких частот определяется из

. (4.15)

где С_Н = 100…500 пФ – емкость нагрузки.

4 Эмиттерный повторитель напряжения

Принципиальная схема повторителя напряжения на биполярном p-n-р транзисторе приведена на рис.4.3. Резисторы R2, R3 базовый делитель обеспечивают необходимое смещение на базе транзистора. Резистор R5 является сопротивлением эмиттерной нагрузки и обеспечивает стабилизацию каскада вследствие отрицательной обратной связи по постоянному току. Конденсаторы С1 и С6 разделяют цепи постоянного и переменного тока, что обеспечивает независимость каскада от других.

Основная особенность эмиттерного повторителя – большое входное и низкое выходное сопротивление. Это дает возможность использовать его как буферный каскад. Коэффициент усиления по напряжению такого каскада несколько меньше 1, потому что мгновенное напряжение на выходе повторяет мгновенное напряжение на базе транзистора. Входное сопротивление эмиттерного повторителя без учета базового делителя приблизительно равняется

, (4.16)

где h_21E – коэффициент усиления транзистора по току;

R_H – сопротивление нагрузки.

Если учитывать сопротивление базового делителя, то входное сопротивление приблизительно равняется

. (4.17)

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя приблизительно равняется

. (5.18)

Реально входное сопротивление эмиттерного повторителя достигает десятков кОм, а выходное – десятков Ом. То есть эмиттерный повторитель усиливает сигнал по току и мощности, но не усиливает его по напряжению.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение элементов схемы RC–усилителя.

2. Начертите принципиальные схемы RC–усилителя и повторителя напряжения.

3. Какая особенность эмиттерного повторителя?

4. Какие элементы схемы влияют на АЧХ в области низких частот?

5. Объясните причины частотных искажений в области высоких частот.

6. Что такое динамический диапазон усилителя и как он определяется?

7. Как определить режим транзистора RC – усилителя по постоянному току?

8. Как определяется полоса пропускания усилителя?

9. Что такое нагрузочная прямая усилителя?

10. Чем определяется коэффициент усиления и входное сопротивление RC-усилителя?