1.4.3. Частотні характеристики в області низьких частот

В області НЧ доцільно вважати, що , , отже ємність − враховуємо, а − нехтуємо. Еквівалентна схема каскаду для області НЧ з урахуванням припущень наведена на рис.1.31.

Рис. 1.31

Коефіцієнт передачі за напругою в області НЧ:

,

де .

, (1.27)

де – АЧХ, – ФЧХ.

В області НЧ , тоді , , .

Вибір значення ємності

Для розрахунку ємності вводять коефіцієнт частотних спотворень в області НЧ:

. (1.28)

Підставивши значення , отримаємо:

.

Розв’яжемо попереднє рівняння відносно :

, (1.29)

де – найнижча частота з діапазону НЧ.

Для каскадного підсилювача вводять загальний коефіцієнт частотних спотворень, який визначається наступним чином:

. (1.30)

Ця величина розподіляється на коефіцієнти спотворення кожного каскаду і за отриманими значеннями в кожному каскаді розраховується розділова ємність.

1.4.5. Частотні характеристики в області високих частот

В області ВЧ доцільно вважати, що , . Тоді ємністю нехтуємо, а − враховуємо. Еквівалентна схема каскаду для області ВЧ з урахуванням припущень наведена на рис.1.32.

Рис. 1.32

Зобразимо схему на рис. 1.32 наступним чином:

Рис. 1.33

Для схеми на рис. 1.33 коефіцієнт передачі:

. (1.31)

Тоді для схеми на рис. 1.32 коефіцієнт передачі за напругою в області ВЧ:

, (1.32)

де , – АЧХ, – ФЧХ.

В області ВЧ , тоді , , .

Для характеристики спаду АЧХ в області ВЧ, вводять коефіцієнт частотних спотворень в області ВЧ, який використовується для розрахунку допустимого значення ємності :

. (1.33)

АЧХ і ФЧХ підсилювача наведені на рис. 1.34 і рис. 1.35.

Рис. 1.34 Рис. 1.35

Комплексно-частотною характеристикою є амплітудно-фазо-частотна характеристика (АФЧХ) – траєкторія, що описує на комплексній площині модуль , відкладений під кутом при зміні частоти від 0 до . АФЧХ підсилювача наведена на рис.1.36.

Рис. 1.36

Якщо гранична частота транзистора значно перевищує максимальну частоту підсилювального сигналу , то впливом транзистора на частотну характеристику підсилюючого каскаду можна знехтувати; у протилежному випадку, вводять частотну залежність параметрів транзистора:

, (1.34)

де − значення параметру в області НЧ, .

1.5. Підсилювачі потужності

1.5.1. Класифікація підсилювачів потужності

Розрізняють такі підсилювачі потужності:

1. Однотактні ПП (підсилювачі потужності) з режимом роботи транзисторів класу А, які характеризується тим, що обидві півхвилі синусоїди вихідного сигналу формуються одним транзистором.

Робоча точка на вихідній ВАХ знаходиться в центрі активної області. Приріст вихідного сигналу відносно координат робочої точки складає 30%-40%.

На рис. 1.37 та рис. 1.38 зображені сімейство вихідних характеристик для схеми зі СЕ та часові діаграми її роботи.

Рис. 1.37 Рис. 1.38

Недоліком однотактних ПП є те, що активна потужність , яка визначає енергію, що виділяється в транзисторі у вигляді тепла, перевищує потужність вихідного сигналу, тому ККД складає 0,2-0,3.

Перевагою однотактних ПП є те, що відсутні нелінійні спотворення, оскільки робоча точка не виходить за межі лінійної ділянки ВАХ.

2 . Двотактні ПП з режимом роботи транзистора класу В, які характеризуються тим, що кожна з півхвиль синусоїдального сигналу формується окремими транзисторами. Робоча точка обирається на границі активної області на лінії відсічки. На рис. 1.39 та рис. 1.40 зображені сімейство вихідних характеристик та часові діаграми роботи такого ПП.

Рис. 1.39 Рис. 1.40

В кожному з транзисторів енергія розсіюється лише в інтервалі провідності відповідно або , за рахунок чого ККД зростає до 0,6-0,7.

Оскільки активна область в околі відсічки характеризується підвищеною нелінійністю, відбуваються нелінійні спотворення вихідного сигналу.

Як компромісний варіант, організовують режим роботи двох транзисторів класу АВ, коли робоча точка дещо зміщується від області відсічки в активну область.

Це зменшує ККД до величини 0,45-0,5, але забезпечує прийнятний рівень нелінійних спотворень.