Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

эквивалентную схему (левая часть тоже последователь-

на – рис.5-22).

где К0 = S0(RiК|| RН) = S0RН.ЭКВ. – коэффициент усиления в области средних частот, τН. = Ср(RiК +RН) - постоянная времени каскада на НЧ.

Нормированная АЧХ или модуль относительного усиния:

Спад характеристики в области НЧ (рис.5-23) обусловлен влиянием емкости СР. В пределе (ω → 0, КН = 0, yН = 0).

рис.5-23

Если yН = d, то

В частности при d = 0,707

1 .

Н

Н

Тогда требуемое значение

1

Ср Н (Rik RН ) МН2 1

где М 1 1 - коэффициент частотных искажений

Н y d

Н

на частоте ωН.

Выражение для АЧХ во всей полосе - y = yН. yВ (рис.5-24):

рис.5-24

Лекция 6

Тема: усилители на биполярных и полевых транзисторах (продолжение лекции 5)

5.6.2. Фазочастотная характеристика резисторного

каскада

а) для нижних частот: сдвиг составляет:

Н arctg( 1 Н )

рис.6-1

На нижней граничной частоте ωН (рис.6-1) при стандартном уровне отсчёта 0,707 φН = 45˚.

Увеличение φН с уменьшением ω обусловлено разделительным конденсатором СР, который и обуславливает фазовый сдвиг.

б) для высоких частот:

Приближённая величина φВ = -arctg ωtВ - кривая 1 на

Отрицательные значения φВ обусловлены комплексностью крутизны транзистора и сопротивления нагрузки эквивалентного генератора тока.

рис. 6-2

Более точная величина φВ = -(arctg ωtS + arctg ωtНЭКВ.) для неё – см. кривая 2 на рис.6-2. Предельное значение составляет φВ. ПРЕДЕЛ. =180˚.

Более точно φS = - arctg (ωtS + mωtα) , где tα=1/ωα - по-

стоянная времени коэффициента передачи по току транзистора в схеме с ОБ - кривая 3 на рис.6-2. Здесь m ≈ 0.2÷0.8 (коэффициент Кремера).

Полная ФЧХ (во всем диапазоне) получается суммированием ФЧХ на НЧ и ВЧ.

На верхней граничной частоте ωВ φВ = - 45˚.

6. Усилители на полевых транзисторах. Широкополосные (импульсные) усилители. Коррекция амплитудно-частотных характеристик

Отличительной чертой полевых (униполярных, канальных) транзисторов является высокое входное сопротивление,

поэтому они управляются напряжением, а не током (как биполярные транзисторы). Один из важнейших параметров полевого транзистора - крутизна:

6.1. Особенности анализа каскадов на полевых транзисторах

На рис.6-3 приведена принципиальная схема резисторного каскада с общим истоком (ОИ) на полевом транзисторе с управляющим р-n переходом и каналом n- типа

рис.6-3

Стабилизация рабочей точки – истоковая (внешне – не отличается от схемы стабилизации с ОЭ). Для перемен-

рис. 6-4

Отличие анализа работы усилителя на полевом транзисторе от усилителя на биполярном транзисторе (для АЧХ и ФЧХ):

1. Огромное (десятки МОм) входное сопротивление

МГц (иногда выше) можно считать безынерционным

6.2. Широкополосные (импульсные) каскады. Площадь усиления

а) Широкополосные усилители (ШПУ) отличаются от усилителей звуковой частоты следующими особенностями:

1)в ШПУ требуется усиливать сигналы в очень низкой полосе частот от единиц и десятков Гц до не

2)скольки десятков МГц. Как правило, это – резисторные каскады со специальными корректирующими цепями; такие каскады имеют наилучшие частотные, ФЧХ и ПХ.

3)ШПУ используют как для усиления гармонических каскадов, так и для импульсных сигналов.

4)Для ШПУ используют специальные транзисторы

илампы, имеющие высокую предельную частоту коэффициента передачи, малые входные и выходные ёмкости, большую крутизну характеристики - как правило, полевые транзисторы.

5)Как правило, транзисторы в ШПУ включают по схеме с ОЭ, ОИ (общим истоком).

Как было показано на рис.9-18 для увеличения полосы

(увеличения ωВ) нужно уменьшать RНТ = RК || RН. Но с уменьшением RНТ снижается коэффициент усиления (передачи). Малое значение yВ (коэффициента передачи) невыгодно, так как увеличивается количество каскадов усиления, что приводит к усложнению и удорожанию.

рых В 102 104 и более. Обеспечение малых искаже-

Н

ний характеристик достигается включением специальных корректирующих цепей.

Чем шире полоса в области ВЧ, тем точнее воспроизводится фронт импульса (уменьшаются искажения в области малых времён).

Чем шире полоса в области НЧ, тем лучше воспроизводится плоская вершина импульса. В импульсных усилителях применяют, как правило, резисторные усилители, имеющие лучшие частотные и переходные характеристики.

Важным показателем ШПУ является площадь усиления каскада:

П = К0 *fв

(fв - частота, на которой коэффициент передачи уменьшается в √2 = 0,707 раз) характеризует способность усилителя создавать усиление в широкой полосе частот.

В области высоких частот имеем:

т.е. площадь усиления зависит от крутизны и СЭКВ. и

брать УЭ с большей крутизной и малыми величинами

СЭКВ.

Это справедливо только для полевых транзисторов и

леннее, чем падает усиление и поэтому площадь усиления П уменьшается при уменьшении RН.

Цепи, изменяющие ЧХ в области НЧ и ПХ в области больших времён, называют цепями НЧ коррекции; цепи, изменяющие ЧХ в области ВЧ и ПХ в области малых времён, называют цепями ВЧ коррекции.

6.3. Низкочастотная коррекция

Коррекцию применяют для получения ЧХ специальной формы (например, подъём ЧХ), чтобы скомпенсировать снижение усиления в других каскадах; кроме того, при заданных искажениях коррекция позволяет применить конденсаторы меньшей ёмкости.

6.3.1. НЧ коррекция с помощью цепочки RФ СФ

Принципиальная схема каскада приведена на рис.6-5; эквивалентная схема на НЧ показана рис.6-6.

Цепочка Rф Сф одновременно:

1.Защищает от паразитной обратной связи через общий источник питания;

2.Сглаживает пульсации ИП.