§3. Каскад в области средних частот
В области средних частот внешние емкости C1 , C 2 и C Э бу-
дем предполагать бесконечно большими, емкость C K равной нулю,
– 87 –
Л.В.
Кропочева. «Усилительные устройства»
сопротивления
нагрузки RH
и
источника сигнала R Г
чисто
актив-
ными,
а коэффициент передачи β действительной
величиной. Тогда
эквивалентная
схема каскада будет такой, как показано
на рис. 6.4.
Рис.
6.4. Упрощенная эквивалентная схема
каскада в области средних
частот
Упрощенный анализ. Входное сопротивление каскада оп-
ределяется отношением U BX / I BX , где U BX – напряжение на за-
жимах Б – Э, а I BX – ток базы. Учитывая, что через сопротивле-
ние rб протекает ток I б , а через сопротивление rЭ – ток (1 + β)I б ,
получим:
(6.22)R
BX = rб + (1 + β )rЭ .Eсли, например, rб = 100 Ом, rЭ = 25 Ом и β = 50, то RBX = 1350 Ом.
Входное сопротивление, очевидно, зависит от режима тран-
зистора, особенно от тока I Э , поскольку величина rЭ обратно про-
порциональна этому току. При токах I Э 10 мА основное значение
обычно имеет сопротивление базы, которое определяет минималь-
ное значение R BX . Повышение входного сопротивления достигает-
ся уменьшением эмиттерного тока в рабочей точке. Однако при
этом, как увидим, уменьшается усиление каскада и могут возрас-
ти нелинейные искажения, так как входная характеристика в обла-
сти малых токов имеет большую кривизну (см. рис. 6.5).
– 88 –
Глава 6. Усилители на биполярных транзисторах Рис. 6.5. Статические характеристики транзистора при включении по схеме с общей базой
а – выходные; б – входные
Выходное сопротивление, как всегда, определяется со сто-
роны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом вход-
*
ном сигнале. Если не учитывать величины rK (рис. 6.4.), то вы-ходное сопротивление будет просто равно сопротивлению R K :
(6.23)R
ВЫХ = R K .Коэффициент усиления напряжения определим как отноше-
ние напряжения U ВЫХ на нагрузке к ЭДС источника сигнала Е Г .
Такое определение при сравнимых величинах R Г и R BX более
логично, чем то, которое применяется в ламповых каскадах
( K u = U ВЫХ U BX ), где, как правило, R Г 〈〈 R BX и поэтому U ВХ
практически совпадает с Е Г . В нашем случае можно записать
U ВЫХ = −βI б (R K R H ) ; I б =
откуда легко находим:
Е
Г,R Г + R ВХ
Ku =
β
(R K R H ) .U ВЫХ=−
EГR Г + R BX
– 89 –
(6.24)
Л.В.
Кропочева. «Усилительные устройства»
В
идеальном усилителе напряжение ( R = 0
), работающем
в режиме холостого хода ( R = ∞ ), коэффициент усиления будетН
максимальным и равным:
β R
K .RBX
Введя коэффициенты входа и выхода:
K ux. x = −
R
BXRHRH,; ξ вых u ==uR Г + R BXR ВЫХ + R H R K + R H
можно записать (6.24) в следующей форме:
ξ вx
=
(6.25)
K U = K ux. x ξ bx u ξ вых
u
.
(6.26)
В дальнейшем будем использовать индекс u , считая, что
величина K u определяется по отношению к E Г . В тех немногих
случаях, когда величина K u относится к U BX , будем делать со-
ответствующие оговорки. Если в формулах фигурируют коэффи-
циенты усиления обоих типов, например (6.26), будем использо-
вать для величин, отнесенных к ЭДС E Г , индекс U , а для вели-
чин, отнесенных к напряжению U BX , – индекс u .
В выражениях (6.24) – (6.26) нужно обратить внимание на
знак минус, который говорит об изменении полярности сигнала
(сдвиге фазы на 180°). Иногда для простоты знак минус не пишут,
но о нем следует всегда помнить.
Из формул (6.24) – (6.26) видно, что коэффициент усиления
увеличивается с уменьшением входного сопротивления. Это об-
стоятельство специфично для транзисторных каскадов и объяс-
няется тем, что выходное напряжение пропорционально входному
току, который растет с уменьшением R BX .
Далее формула (6.24) показывает, что суммарную коллек-
торную нагрузку R K R H желательно делать возможной большей.
– 90 –
