4.2.2. Нелинейные искажения

Если амплитуда входного сигнала u_e достаточно велика, то из-за нелинейности передаточной характеристики возникают искажения. Мерой искажений служит коэффициент нелинейных искажений

Он определяет отношение усредненной амплитуды высших гармоник к амплитуде первой гармоники на выходе, если на входе в окрестности рабочей точки приложено синусоидальное управляющее напряжение, описываемое выражением

Используя уравнение (4 1), получим выражение для коллекторного тока при больших сигналах:

Разложение в степенной ряд дает

Запишем дробь, знаменателем которой является амплитуда первой гармоники, а числителем - амплитуда ближайшей к ней гармоники

Таким образом, коэффициент нелинейных искажений пропорционален амплитуде входного сигнала и не зависит от положения рабочей точки. Рассчитаем значение амплитуды выходного сигнала, при которой коэффициент нелинейных искажений не превышает 1%'

При усилении по напряжению А  200 максимальное значение амплитуды выходного сигнала составляет около 200 мВ.

4.2.3. Схема с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току

Для уменьшения нелинейных искажений можно использовать отрицательную обратную связь. При этом часть выходного сигнала подается обратно на вход, с тем чтобы противодействовать входному сигналу. Вследствие этого уменьшается усиление, однако с помощью отрицательной обратной связи можно обеспечить, чтобы усиление в основном определялось соотношением омических сопротивлений и практически не зависело от нелинейной передаточной характеристики транзистора.

Рис 4.12 Схема с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току

Коэффициент усиления по напряжению

В схеме, изображенной на рис. 4.12, отрицательная обратная связь реализована с помощью введенного в эмиттерную цепь сопротивления R_E. С увеличением напряжения U_e повышается коллекторный ток. Поскольку I_EI_C, то увеличивается падение напряжения на R_E: U_E = I_E R_E. Разность U_BE = U_e – U_E составляет часть входного напряжения U_e. Это напряжение, приложенное к эмиттеру, противодействует усилению. Следовательно, имеем отрицательную обратную связь. Поскольку она вызвана протеканием эмиттерного тока, то ее можно назвать отрицательной обратной связью по току или последовательной отрицательной обратной связью.

Если в первом приближении пренебречь изменением U_BE, то получим  U_E U_e. В связи с тем что через R_C протекает прак-

тически тот же ток, что и через R_E, изменение падения напряжения на R_C больше, чем U_E, в R_C/R_E раз. Следовательно, коэффициент усиления по напряжению схемы с отрицательной обратной связью приближенно определяется как

В полученное выражение не входят параметры транзистора, зависящие от тока. Для точного расчета коэффициента усиления по напряжению возьмем соотношения для схемы, представленной на рис. 4.12:

и подставим их в основное уравнение (4.7). Учитывая, что SrCE =  1, получим

Для анализа граничного случая рассмотрим обратную величину

При R_E  0 находим, что А  -S(R_C  r_CE), т. е., как и следовало ожидать, А стремится к тому значению, которое имеет место в случае отсутствия обратной связи. При глубокой отрицательной обратной связи, когдаR_C/R_E<< S(R_C  r_CE),

что соответствует приведенному выше результату, который был получен с помощью физических рассуждений.