Эквивалентная схема усилителя на пт для нижних частот

Рис. 11

Оказывается, что если частота сигнала очень мала, то усилитель плохо усиливает сигнал: при 0 K0. Это происходит из-за того, что на очень низких частотах реактивное сопротивление конденсатора С_З ( Х_Сз) становится очень большим

( Х_Сз=1/С_З ≫). Конденсатор С_Зи резистор R_Зпредставляют делитель для входного напряжения и поэтому на вход транзистора подается напряжение равное:

U_ВХ(R_З/ 1/С_З + R_З), т.е. только небольшая часть входного сигнала попадает на вход полевого транзистора. Поэтому коэффициент усиления усилителя мал.

Из рис. 11 видно, что С_Зи R_Зобразуют дифференцирующую цепь. Поэтому коэффициент передачи усилителя для области нижних частот K_НЧсвязан с коэффициентом усиления усилителя в области средних частот K_СРи определяется следующей формулой: K_НЧ= K_СР/ (1 +1 / jωС_ЗR_З), где K_СР= - S R'_С.

Вобласти верхних частотах усилитель на ПТ усиливает также плохо, как и на нижних частотах, т.е. при0 К0 (рис.7). Это связано с тем, что параллельно нагрузке усилителя подключена емкость С_ВЫХ(рис.12). В схеме усилителя (рис.5) конденсатор, обозначенный на эквивалентной схеме С_ВЫХ, отсутствует. На самом деле емкость этого всегда реально присутствующего конденсатора складывается из проходной емкости транзистора С_ЗС, емкости монтажа схемы и емкости следующего усилительного каскада, если такой имеется.

Эквивалентная схема усилителя на пт для верхних частот

Рис.12.

На низких и средних частотах сопротивление этого конденсатора по переменному току Х_Свыхвелико, и поэтому практически весь ток стока i_Спротекает через нагрузку R_С, создавая на ней большое выходное напряжение и обеспечивая высокое усилние.

С ростом частоты сопротивление Х_Свыхуменьшается, становится соизмеримым с R_Си меньше R_С. Теперь через сопротивление нагрузки протека только часть тока стока i_С, поэтому выходное напряжение равное U_ВЫХ= - i_СR_Смало,мал и коэффициент усиления.

Нижняя граничная частота _Нгр(рис.7), на которой усиление падает в 1.4 раза по сравнению с коэффициентом усиления в области средних частот, определяется из равенства Х_Сз = R_З. Отсюда находится нижняя граничная частота усилителя:_Нгр=1/2R_ЗC_З. Данное равенство позволяет задавать граничную частоту_Нгр,изменяя значения R_Зи C_З. Верхняя граничная частота_Вгрзависит от многих факторов таких как: сопротивление нагрузки R_С,внутреннее сопротивления генератора, емкости схемы С_ВЫХ, С_ЗС, С_ЗИ.

7. Цепь низкочастотной коррекции

Для расширения полосы пропускания в областии нижних частот используют корректирующую цепь R_КС_К. Эквивалентная и принципиальная схемы усилителя на ПТ с корректирующей цепью R_КС_Кпоказана на рис.13 и 14 соответственно.

Эквивалентная схема усилителя на пт с цепью коррекции

Рис.13.

В данной схеме использован ПТ с каналом р-типа. Нагрузкой усилителя является резистор в цепи стока R_C. Цепь коррекции работает следующим образом. В области средних и верхних частот сопротивление конденсатора Х_Ск мало и, следовательно, суммарное сопротивление Z, параллельно включенных Х_Ск и R_К ( где Z =

Х_Ск·R_С / ( Х_Ск + R_С ), определяется в основном сопротивлением конденсатора Х_Ск.

При   ∞Х_Ск0 иZ0. Тогда сопротивление нагрузки усилителя будет равно: R_Н = R_С.Cпонижением частоты величина Х_Скрастет. Следовательно, растет сопротивление Z и сопротивление нагрузки усилителя, будет равно R_Н =Z + R_К. При= 0 Х_Ск∞, Z= R_К . Это, в свою очередь, вызывает рост общего сопротивления нагрузки усилителя R_Н = R_С+ R . По этой причине коэфициент усиления с понижением частоты возрастает (известно, что КR_К и в некоторой степени компенсирует падение усиления на нижних, обусловленное наличием в схеме усилителя (рис.11) конденсатора С_З.

Схема усилителя на ПТ с цепью коррекции

Рис. 14.