1.2.3 Область верхних частот

Эквивалентная схема для области верхних частот приведена на рис.1.8. Здесь из общей схемы исключены и т.к. X_cp1 << R_вх.ус , X_ср2 << R_н. В этом диапазоне частот необходимо учитывать: 1) инерционные свойства транзистора, т.е. уменьшение коэффициента передачи тока базы транзистора _(j)=₀/(1+j_)от частоты; 2) паразитную емкостью С₀, которая шунтирует эквивалентное сопротивление нагрузки R_н.экв, а следовательно уменьшает коэффициент усиления транзисторного каскада. В результате с увеличением частоты амплитуда выходного напряжения и, следовательно, коэффициент усиления уменьшаются. Комплексный коэффициент передачи каскада в области высоких частот (ВЧ) с учетом обоих факторов имеет вид:

K (j) = ,

где _в=_+_ ;_=₀/(2_)- постоянная времени транзистора по схеме с ОЭ, _-верхняя граничная частота транзистора по схеме с ОБ; ₀=С₀R_н.экв- постоянная времени области высоких частот, определяемая С_о.

Отсюда нормированная ачх для области вч имеет вид

M =K ()/ K = ,

а верхняя граница частота _в=1 /_в.

Для уменьшения неравномерности АЧХ в области ВЧ (расширения полоса пропускания) необходимо уменьшить _в . Однако, значительно уменьшить _в рациональным выбором элементов схемы невозможно т.к. _в определяется и параметрами транзистора. Поэтому для расширения диапазона усиливаемых частот в области ВЧ необходимо выбирать транзистор с малой _.

1.3 Усилитель с rc - связью в импульсном режиме

При усилении импульсных сигналов искажения создаваемые усилителем оцениваются по параметрам ее переходной характеристики. Под переходной характеристикой h(t) понимают отклик (выходной сигнал) при подаче на вход скачка (перепада) напряжения =Е₀^. 1(t), где Е₀- амплитуда перепада; 1(t)-единичная функция.

Н а рис.1.9 приведены переходные характеристики (ПХ): а) идеального усилителя h(t)= 1(t); в) реального h(t)= (e^-t/н -e^{-t /в}), где _н и _в постоянные времени каскада в области низких и верхних частот, причем _н  _в. Отличие между идеальной и реальной ПХ наблюдаются в области малых времен, когда t < _в, т.е. t и в области больших времен, когда t  т.е. t  .

Для области малых времен (t<_н) выражение для h(t) можно упростить: h(t)=1-e^-t/в_.

Этому выражению соответствует эквивалентная схема на рис.1.8. Искажения состоят в затягивании фронта перепада напряжения и объясняются конечным значением . Они связанным с тем, что напряжение на емкости C₀ мгновенно измениться не может. Чем меньше , тем лучше воспроизводится фронт перепада напряжения. Искажения в области малых времен оценивают длительностью переднего фронта t_ф- время в течение которого выходное напряжение изменяется от 0.1U₀ до 0.9U_o т.е. t_ф= t₂ - t₁ (рис.1.10). Это время связано с а, следовательно, с верхней граничной частотой _в АЧХ, соотношением t_ф=2,2_в=0,35/_в. Таким образом, чем меньше , тем шире полоса пропускания усилителя и тем меньше искажение фронта импульса.

Для больших времен (t _в) ПХ можно записать : h(t)= e^-t/н  1- t/_н.

Этому выражению соответствует эквивалентная схема для области низких частот (рис.1.7). Искажения входного сигнала связаны в невозможностью передачи через разделительные конденсаторы и постоянной составляющей входного сигнала и состоят в спаде плоской части перепада напряжения. Чем больше , тем меньше нижняя граничная частота, тем меньше скорость спада, т.е. искажения.

Постоянные времени и экспериментально могут быть определены по ПХ, согласно рис.1.9, рис.1.10, рис.1.11.

П ри передаче через усилитель прямоугольного импульса (рис.1.12) длительностью T_u, в области больших времен, вместо плоской вершины, образуется спадающая часть импульса - спад плоской вершины. Его величина определяется выражением:

U_вых = U_{вых.мах} - U_вых(t=Т_и).

Относительный спад вершины импульса  = U_вых /U_o в момент его окончания оценивается выражением:  =[1 - h(T_и)] = T_и/ .

Воспользовавшись этой формулой можно найти емкость разделительного конденсатора, соответствующую заданной величине спада C_р = T_и / (R_н   ).

Искажения прямоугольного импульса в области малых времен состоят в затягивании переднего фронта импульса. Они определяются и оцениваются (рис.1.12).