1.1. Цель работы

Основной целью данной работы является исследование частотных свойств и влияние на них величин элементов различных схем на биполярных и полевых транзисторах.

1.2. Домашнее задание

1. Изучить теоретические разделы курса [1, с. 162-169] или [3, с. 5-23], материалы лекций и настоящее руководство.

2. По данным из предыдущей лабораторной работы № 2 (Н-параметрам) рассчитать физические параметры БПТ.

3. Для схемы ОЭ определить верхнюю (по уровню Мв = G,N дБ) и нижнюю (по уровню Мн = (4 - G),S дБ) граничные частоты полос пропускания по физическим параметрам и данным из предыдущей лабораторной работы № 2 (сопротивления источника, нагрузки и делителя напряжения на базе), а также приняв С_Р1 = 2*G мкФ, С_Р2 = (15-G) мкФ, С_Э = 5N мкФ, С_Н = 25 + (N ± G) пФ и = 1N («+» при четном N, «-» при нечетном).

4. Определить верхние граничные частоты по уровню Мв схем ОБ (на БПТ) и ОИ (на ПТ), используя данные из предыдущей лабораторной работы (ток коллектора выбранного БПТ, а также крутизну проходной характеристики полевого транзистора), приняв при этом: C_11и = (2G+N) пФ, C_12и = G пФ и C_М = (G+1) пФ.

5. Подготовить таблицы и графики для построения АЧХ.

48

1.3. Исходные теоретические данные

Формулы пересчета обобщенных Н-параметров в физические следующие:

, , , .

Ш ирокополосные усилительные каскады в идеале должны иметь равномерную амплитудно-частотную характеристику( АЧХ) во всем диапазоне рабочих частот. Однако реальным схемам свойственны спады АЧХ как в области нижних частот( НЧ), так и в высокочастотной области, которые определяют границы полосы пропускания усилителя.

В области НЧ на АЧХ транзисторных каскадов оказывают влияние разделительные конденсаторы в входной С_Р1 и выходной С_Р2 цепях, а также блокировочные конденсаторы С_Э (С_И), включенные в цепи эмиттера (истока) параллельно резистору R_Э( R_И) (рис. 1.6).

Р азделительные конденсаторы С_Р1 и С_Р2 предназначены для сохранения режима каскада по постоянному току при подключении источника сигнала и нагрузки. Данные конденсаторы оказываются включенными последовательно с внутренним сопротивлением источника сигнала R_ИСТ и выходным сопротивлением каскада R_ВЫХ соответственно. Поскольку с уменьшением частоты сопротивление конденсатора возрастает, уменьшаются коэффициенты передач входной и выходной цепей, что приводит к падению сквозного коэффициента усилителя. Это обусловливает спад АЧХ в области НЧ, и возникновению частотных искажения в области нижних частот. Эквивалентная схема каскада ОЭ для НЧ области приведена на рис. 2.1,а, откуда легко найти коэффициент передачи входной цепи

(2.1)

где

49

а R_ВХ определяется h_11Э.

Из (2.1) следует, что граничная частота полосы пропускания входной цепи по уровню 3дБ равна

(2.2)

где Т_ВХ = С_Р1(R_ЭКВ+R_ИСТ), а .

Аналогично для выходной цепи

и

(2.3)

Рис. 2.1 Эквивалентные схемы каскада ОЭ в НЧ области

где Т_ВЫХ = С_Р2(R_ВЫХ + R_Н), R_ВЫХ = 1/h_22Э.

Рассмотрим теперь влияние на искажения в области НЧ блокировочной емкости С_Э. В предыдущей работе было установлено, что наличие резистора R_Э является весьма желательным с точки зрения стабилизации режима каскада по постоянному току. Вместе с

50

т ем, согласно (1.1) снижает усилительные возможности каскада для переменного тока. Примирить эти противоречия позволяет

Рис. 2.2. Эквивалентные схемы каскада ОЭ в ВЧ (б) области

в ключение параллельно R_Э блокировочного конденсатора С_Э большой емкости. В этом случае коэффициент усиления каскада ОЭ

равен

(2.4)

где Z_СЭ() = 1/C_Э.

Если C_Э достаточно велико, то на средних частотах Z_СЭ  0 и К_У будет иметь высокое значение. Однако по мере уменьшения частоты сопротивление Z_СЭ становится значительным и коэффициент усиления уменьшается, что приводит к спаду АЧХ, т. е. частотным искажениям в НЧ области.

Из (2.4) легко получить выражение для коэффициента передачи усилителя в операторной форме