
- •Схемотехника аналоговых электронных устройств Учебное пособие
- •Содержание
- •1. Введение
- •2. Усилительные устройства на транзисторах
- •2.1. Классификация усилительных устройств
- •2.2. Основные технические показатели и характеристики уу
- •2.3. Методы анализа линейных усилительных каскадов
- •2.4. Активные элементы уу
- •2.4.1. Биполярные транзисторы
- •2.4.2. Полевые транзисторы
- •2.5. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с оэ
- •Проведя анализ схемы, найдем, что
- •2.6. Термостабилизация режима каскада на биполярном
- •2.7. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с об
- •2.8. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ок
- •2.9. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ои
- •2.10. Термостабилизация режима каскада на пт
- •2.11. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ос
- •2.12. Временные характеристики усилительных каскадов
- •2.12.1. Метод анализа импульсных искажений
- •2.12.2. Анализ усилительных каскадов в области малых времен
- •2.12.3. Анализ усилительных каскадов в области больших времен
- •2.12.4. Связь временных и частотных характеристик усилительных
- •2.13. Простейшие схемы коррекции ачх и пх
- •3. Усилители с обратной связью
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Последовательная оос по току
- •3.3. Последовательная оос по напряжению
- •3.4. Параллельная оос по напряжению
- •3.5. Параллельная оос по току
- •3.6. Дополнительные сведения по ос
- •3.6.1. Комбинированная оос
- •3.6.2. Многокаскадные усилители с оос
- •3.6.3. Паразитные ос в многокаскадных усилителях
- •4. Усилители мощности
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Классы усиления
- •4.3. Однотактные ум
- •4.4. Двухтактные ум
- •5. Усилители постоянного тока
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Способы построения упт
- •5.3. Дифференциальные усилители
- •5.4. Схемы включения ду
- •5.5. Точностные параметры ду
- •6. Операционные усилители
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Основные параметры и характеристики оу
- •6.3. Инвертирующий усилитель
- •6.4. Неинвертирующий усилитель
- •6.5. Разновидности уу на оу
- •6.6. Коррекция частотных характеристик
- •7. Аналоговые устройства различного назначения
- •7.1. Регулируемые усилители
- •7.2. Усилители диапазона свч
- •7.3. Устройства формирования ачх
- •7.3.1. Активные фильтры на оу
- •7.3.2. Гираторы
- •7.3.3. Регуляторы тембра и эквалайзеры
- •7.4. Аналоговые перемножители сигналов
- •7.5. Компараторы
- •7.6. Генераторы
- •7.7. Устройства вторичных источников питания
- •8. Специальные вопросы анализа аэу
- •8.1. Оценка нелинейных искажений усилительных каскадов
- •8.2. Расчет устойчивости уу
- •8.3. Расчет шумовых характеристик уу
- •8.4. Анализ чувствительности
- •8.5. Машинные методы анализа аэу
- •9. Заключение
- •Список использованных источников
Проведя анализ схемы, найдем, что
,
где
;
,
где
;
.
Эти
соотношения получены в предположении,
что низкочастотное значение внутренней
проводимости транзистора
много меньше
и
.
Это
условие (если не будет оговорено особо)
будет действовать и при дальнейшем
анализе усилительных каскадов на БТ.
Такое
допущение справедливо потому, что БТ
является токовым прибором и особенно
эффективен при работе на низкоомную
нагрузку.
Эквивалентная
схема каскада в
области ВЧ
приведена
на рисунке 2.14.
Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием инерционности транзистора и емкости .
Проведя анализ согласно методике раздела 2.4, получим выражение для коэффициента передачи каскада в области ВЧ:
,
где
-
постоянная времени каскада в области
ВЧ.
Постоянную времени каскада для удобства анализа представим так:
,
где
- постоянная времени транзистора (
),
;
-
постоянная времени выходной цепи
транзистора,
;
-
постоянная времени нагрузки,
.
Входную проводимость представим в виде:
,
где
- входная динамическая емкость каскада,
.
Выходная проводимость определится как
,
где
-
выходная емкость каскада,
.
Выражения
для относительного коэффициента передачи
и коэффициента частотных искажений
в комментариях не нуждаются:
,
,
,
,
По приведенным выражениям строится АЧХ и ФЧХ каскада в области ВЧ.
Связь коэффициента частотных искажений и выражается как
.
В
n-каскадном
усилителе с одинаковыми каскадами
наблюдается эффект сужения полосы
рабочих частот, который можно
скомпенсировать увеличением верхней
граничной частоты каскадов
до
.
Эквивалентная
схема каскада в
области НЧ
приведена
на рисунке 2.15.
Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием разделительных ( ) и блокировочных ( ) емкостей.
Влияние
этих емкостей на коэффициент частотных
искажений в области НЧ
каскада можно определить отдельно,
используя принцип суперпозиции. Общий
коэффициент частотных искажений в
области НЧ определится как
,
где N - число цепей формирующих АЧХ в области НЧ.
Рассмотрим
влияние
на АЧХ каскада. Проведя анализ согласно
методике раздела 2.4, получим выражение
для коэффициента передачи в области
НЧ:
,
где
-
постоянная времени разделительной цепи
в области НЧ.
Постоянная времени разделительных цепей в общем случае может быть определена по формуле
,
где
- эквивалентное сопротивление, стоящее
слева от
(обычно это выходное сопротивление
предыдущего каскада или внутреннее
сопротивление источника сигнала),
- эквивалентное сопротивление, стоящее
справа от
(обычно это входное сопротивление
следующего каскада или сопротивление
нагрузки).
Для рассматриваемой цепи постоянная времени равна:
.
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений в области НЧ таковы:
,
,
,
,
и в комментариях не нуждаются. По этим выражениям оценивается влияние конкретной цепи на АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ.
Связь между коэффициентом частотных искажений и нижней граничной частотой выражается формулой
.
Аналогичным
образом учитывается влияние других
разделительных и блокировочных цепей,
только для блокировочной эмиттерной
цепи постоянная времени приблизительно
оценивается величиной
т.к. сопротивление БТ со стороны эмиттера
приблизительно равно
(см. подраздел 2.4.1), а влиянием
в большинстве случаев можно пренебречь,
т.к. обычно
<<
.
Результирующую АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ можно построить, используя уже упоминавшийся принцип суперпозиции.
В
n-каскадном
усилителе с одинаковыми каскадами
наблюдается эффект сужения полосы
рабочих частот, который в области НЧ
можно скомпенсировать уменьшением
нижней граничной частоты каскадов до
.