17. Применение эквивалентных схем для анализа каскадов предварительного усиления. Модели усилительных элементов, используемые при этом анализе. Построение упрощенных эквивалентных схем бт.

Д ля анализа свойств и расчета деталей схемы каскада по заданным элект­рическим характеристикам (частотной, переходной), а также для расчета характеристик каскада по известным электрическим данным его деталей используют эквивалентную схему каскада, которую составляют из: эквивалентной схемы выходной цепи усилительного элемента рассматриваемого каскада, схемы межкаскадной связи и эквивалентной схемы входной цепи усилительного элемента следующего каскада. При подаче на вход резистивного кас­када синусоидального сигнала U_BX неизменной амплитуды выходное, напряжение и_вых будет изменяться с изменением частоты сигнала из-за присутствия в схеме емкостей С_с и С_0.

При понижении часто­ты сигнала сопротивление разделительного конденсатора С_с пере­менному току возрастает, вследствие чего падение напряжения сиг­нала на нем увеличивается и выходное напряжение ί/_ΒΗχ на рези­сторе R_c уменьшается. Поэтому частотная характеристика резистив­ного каскада на низких частотах падает с понижением частоты из-за влияния разделительного конденсатора С_с. При повышении ча­стоты сигнала сопротивление емкостей С_с и Со переменному току падает и на высоких частотах ток сигнала, протекающий через ем­кость С₀, резко увеличивается. В результате этого падение напряже­ния сигнала на внутреннем сопротивлении лампы или транзистора Rt возрастает, выходное напряжение уменьшается и частотная ха­рактеристика резистивного каскада на высоких частотах падает из-за влияния емкости С_0. Емкость разделительного конденсатора С_с берут во много раз больше нагружающей каскад емкости Со, а поэтому в средней об­ласти частот конденсатор С_с обычно не влияет на частотную харак­теристику, так как его сопротивление на этих частотах невелико и падение напряжения сигнала на нем ничтожно. Сопротивление же емкости С₀ на этих частотах еще очень велико ввиду малого ее зна­чения, ток сигнала через нее ничтожен, и она также не влияет на частотную характеристику каскада на средних частотах.

18. Резисторные апериодические каскады предварительного усиления, их принципиальные и эквивалентные схемы.

19. Коэффициенты усиления, амплитудно-частотные и переходные характеристики. Связь между соответствующими частотными и временными областями этих характеристик.

Коэффициент усиления или передачи напряжения усилителя — отношение амплитудных или действующих значений выходного и входного напряжений. K_U=U_вых/U_вх. Он определяется

в установившемся режиме при гармоническом (синусоидальном) входном сигнале.

Отношение K_скв=U_вых/E_Г называется коэффициентом сквозной передачи или коэффициентом

передачи ЭДС. Коэффициентом усиления тока называется отношение K_I=I_вых/I_вх. Он используется реже, так как для измерения токов требуется осуществлять разрыв цепей, что трудоемко. Если источник входного сигнала представить в виде эквивалентного генератора тока, то можно ввести понятие коэффициента сквозной передачи тока K_Iскв=I_вых/I_Г. Иногда используют также понятия

сопротивления передачи Z_П=U_вых/I_вх и проводимости передачи Y_П= I_вых / U_вх.

Отношение мощности усиленного колебания в нагрузке к мощности, подаваемой на вход, называется коэффициентом усиления мощности К_P = Рн/Рвх. Все три коэффициента усиления взаимосвя-

взаимосвязаны очевидными соотношениями: Kp=K_I K, K_I = K Z_вх/Z_H.

З ависимость К от частоты называется амплитудно-частотной (кратко — частот-

частотной) характеристикой (АЧХ) усилителя. Для АЧХ типичным является наличие так называемой области средних частот, в которой К почти не зависит от частоты и обозначается Ко. Его иногда называют номинальным коэффициентом усиления. Чаще всего на АЧХ по вертикальной оси используют относительный масштаб, откладывая относительное (нормированное) усиление М=К/Ко, т. е. коэффициент усиления, отнесенный к его значению на средних частотах. Такая АЧХ M(w) или M(f) называется нормированной. На нижних и верхних (низших и высших) частотах АЧХ обычно спадает. Частоты, на которых относительное усиление М уменьшается до условного уровня отсчета d, называются граничными частотами усилителя: f_H и f_B — соответственно нижняя и верхняя. Типовым или стандартным уровнем отсчета считается значение d=0.707.

П ереходной характеристикой (ПХ) называется зависимость мгновенного значения выходного напряжения усилителя от времени при подаче на вход небольшого перепада напряжения, не вызывающего перегрузку усилителя. Переходную характеристику подобно АЧХ обычно строят в относительном масштабе, откладывая по вертикали отношение выходного напряжения к его

значению после установления фронта h(t) =UВых(i)/UВх0. Время, в течение которого фронт относительной (нормированной) ПХ нарастает от уровня 0,1 до уровня 0,9, называется временем нарастания t_нар.

Переходная характеристика усилителя однозначно определяет его АЧХ. Она представляет собой лишь иной метод оценки качества усилителя, называемый временным. В отличие от него

оценку показателей с помощью АЧХ называют частотным методом. Прежде всего ПХ используют для оценки искажений формы прямоугольных импульсов при их усилении, так как такой

импульс длительностью t_и, действующий на входе, может быть представлен в виде суммы двух разнополярных перепадов, взаимно сдвинутых во времени на t_и. Тогда по принципу суперпозиции

форма импульса на выходе может быть найдена простым вычитанием ПХ самой из себя, сдвинутой во времени на t_и.