28. Усилительный каскад с оэ: принципиальная схема, эквивалентная схема в области низких частот, назначение элементов, работа каскада, основные технические характеристики

Рисунок 1.26 Эквивалентная схема усилительного каскада в схеме с ОЭ в диапазоне низких частот

При работе каскада в схеме с ОЭ в диапазоне низ­ких частот необходимо учи­тывать емкости раздели­тельных конденсаторов , и Поскольку сопротивления конденсато­ров на низких частотах воз­растают, то эквивалентная схема каскада имеет сле­дующий вид (рис. 1.26). Сначала рассмотрим вли­яние разделительного конденсатора на изменение коэффициента усиления по напряжению:

(2.36)

где — сопротивление емкости,

Отношение коэффициента усиления на низких частотах к коэффициенту усиления на средних частотах равно

(2.37)

где — постоянная времени входной цепи усилительного каскада.

Коэффициент частотных искажений определяется выражением

(2.38)

Для уменьшения частотных искажений при прочих равных условиях необходимо увеличивать

Коэффициент частотных искажений, вносимый разделитель­ным конденсатором , определяется следующим выражением:

(2.39)

где

Рассмотрим влияние емкости на частотные искажения. Предположим, что и в первый момент времени после поступления входного сигнала влияние несущественно. По мере зарядки уменьшается эмиттерный ток, а следователь­но, и ток базы. Когда емкость зарядится полностью, то через нее не будет протекать ток. Сопротивление в эмиттерной цепи будет равно вместо начального значения .Это приведет к уменьшению тока базы и изменению коэффициента усиления по напряжению. В этом состоит принципиальная особенность влия­ния емкости на частотные искажения. Постоянная времени равна произведению на параллельное сопротивление и вы­ходного сопротивления каскада со стороны эмиттера транзистора, т.е. выходного сопротивления каскада с ОК, величина которого не превышает десятков Ом:

Коэффициент частотных искажений, вносимый , макси­мальный и определяется выражением

(2.40)

Коэффициент частотных искажений в диапазоне низких частот, вносимый емкостями усилительного каскада, равен

дБ.

29. Усилительный каскад с оэ: принципиальная схема, эквивалентная схема в области высоких частот, назначение элементов, работа каскада, основные технические характеристики.

Рисунок 1.27 Эквивалентная схема усилительного каскада в схеме с ОЭ в диапазоне высоких частот

Для уменьшения в усилительном каскаде в схе­ме с ОЭ требуется увеличи­вать и в боль­шей степени.

При работе каскада с ОЭ в диапазоне высоких частот на частотные искажения силь­ное влияние оказывают ем­кость коллекторного перехо­да и емкость нагрузки. Эквивалентная схема каскада в диапазоне высоких частот представлена на рис 1.27. Постоянная времени каскада с ОЭ в области высоких частот определяется выражением , тогда коэффициент частотных искажений в области высоких частот

30. Усилительный каскад с ОБ: принципиальная схема, эквивалентная схема в области средних частот, назначение элементов, работа каскада, основные технические характеристики, коэффициент частотных искажений в области низких и высоких частот.

Усилительный каскад на биполярном транзисторе, вклю­ченном по схеме с общей базой, может использовать один или два источника питания. Рассмотрим каскад с ОБ с одним источником питания, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.28, а. В этом каскаде для создания оптимального тока ба­зы в режиме покоя , обеспечивающего работу усилительного каскада на линейном участке входной характеристики, служат резисторы и . Конденсатор имеет в полосе пропускания усилителя сопротивление значительно меньше , и падение на­пряжения на нем от переменной составляющей тока мало, поэто­му можно считать, что по переменной составляющей тока база соединена с общей точкой усилительного каскада. Входное на­пряжение подается между эмиттером и базой через разделитель­ный конденсатор . Выходное напряжение снимается между коллектором и базой через разделительный конденсатор . Резистор служит для прохождения постоянной составляющей тока эмиттера и для того, чтобы не шунтировало входное сопротив­ление каскада, оно на два-три порядка выше этого сопротивления.

Рисунок 1.28Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы усилительного каскада в схеме с ОБ

При подаче на вход рассматриваемого каска­да положительной полу­волны входного сигнала ток и эмиттера, и кол­лектора будет умень­шаться. Это приводит к уменьшению падения напряжения на и увеличению напряже­ния , что вызывает формирование положи­тельной полуволны вы­ходного напряжения . Полярности вход­ного и выходного на­пряжений совпадают, схема не инвертирует входной сигнал.

Анализ работы уси­лительного каскада с общей базой по вход­ным и выходным харак­теристикам проводится аналогично анализу ра­боты каскада с ОЭ. Вы­ходные характеристики транзистора в схеме с ОБ более линейны, чем в схеме с ОЭ, поэтому нелинейные искажения в этом случае меньше.

Расчет параметров усилительного каскада с ОБ по перемен­ному сигналу в области средних частот проводится по эквива­лентной схеме, представленной на рис. 1.28, б. На ней не пока­заны разделительные конденсаторы , и конденсатор , с помощью которого заземляется база транзистора по переменно­му току, так как их номиналы выбраны такими, что емкостные сопротивления даже в области низких частот невелики и при анализе их можно не учитывать.

Входное сопротивление каскада определяется как парал­лельное соединение и входного сопротивления транзистора:

. (2.41)

Согласно выражению (2.41), входное сопротивление каска­да определяется преимущественно сопротивлением эмиттерной области транзистора и составляет 10...50 Ом. Малое входное сопротивление каскада является существенным недостатком. Каскад сОБ создает большую нагрузку для источника входного сигнала.

Выходное сопротивление каскада с ОБ определяется, как и у каскада с ОЭ, сопротивлением резистора . При небольшом его значении ( )

.(2.42)

и составляет единицы-десятки кОм. Если соизмеримо с ,то .

Коэффициент усиления по току рассчитывается, как в кас­каде с ОЭ. По переменной составляющей ток коллектора связан с током эмиттера следующей зависимостью: Входной сигнал поступает в цепь эмиттера транзистора, поэтому усиление по току меньше единицы и определяется выражением

(2.43)

Это является другим существенным недостатком каскада с ОБ.

Коэффициент усиления по напряжению определяется с по­мощью эквивалентной схемы каскада по переменному сигналу как отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде вход­ного сигнала и имеет вид

(2.44)

Коэффициент усиления по напряжению каскада сОБ суще­ственно зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопро­тивления источника сигнала. При и достаточно большом коэффициент усиления по напряжению каскада ОБ приближа­ется к величине каскада ОЭ. Если же использовать последова­тельное соединение нескольких каскадов сОБ, то нагрузкой пре­дыдущего каскада является очень малое входное сопротивление последующего, в связи с этим получить большой коэффициент усиления по напряжению не удается.

Коэффициент частотных искажений для области НЧ в кас­каде ОБ определяется влиянием разделительных конденсаторов , и рассчитывается по тем же формулам, что и для схемы с ОЭ. Общий коэффициент равен

дБ.

Наибольшие частотные искажения вносятся входной цепью, ибо где — выходное сопротивление предыдущего каскада.

Коэффициент частотных искажений в области ВЧ определя­ется, как и в схеме ОЭ, он значительно меньше, чем в каскаде с ОЭ. Каскад с ОБ характеризуется: малым входным сопротивле­нием (десятки Ом); относительно высоким выходным сопротивле­нием (единицы-десятки кОм); коэффициентом усиления по току меньшим единицы; коэффициентом усиления по напряжению, зависящим от сопротивления нагрузки; малыми нелинейными искажениями.