9

7. Частотні властивості підсилювачів на біполярних транзисторах

7.1. Частотні властивості біполярного транзистора

Контрольні питання:

• Чим обумовлюється інерційність біполярного транзистора?

• Зобразіть фізичну еквівалентну схему біполярного транзистора у області високих частот (схему Джіаколетто).

• Який фізичний зміст мають елементи цієї схеми ?

• Чому джерело струму у вихідному колі керується не вхідною напругою , а напругою?

• Які елементи схеми моделюють частотні властивості біполярного транзистора?

• Чи змоделювали б вони частотні властивості транзистора, якби дорівнювало нулю?

Вирази для елементів схеми Джіаколетто через параметри транзистора можна запозичити з конспектів лекцій:

де - диференціальний опір відкритого емітерногопереходу,- постійний струм через емітерний перехід та струм колектора. Наближено

Домашнє завдання 7.1. За заданими - параметрами транзистора, струмомта граничною частотоюпідрахувати елементи схеми Джіаколетто.

7.2. Еквівалентна схема підсилювача на біполярному транзисторі в області високих частот

Еквівалентна схема підсилювального каскаду на біполярному транзисторі має вигляд:

Тут до схеми Джіаколетто приєднуються: на вході джерело сигналу (генератор) з внутрішнім опором, на виході - навантажувальний опір, який може бути зашунтований ємністю.

Для зручності розрахунків елементита, які утворюють внутрішній зворотний зв’язок у транзисторі, перераховані у елементита, які набувають тепер значень

де - внутрішній коефіцієнт підсилення, який завжди буває більший за зовнішній коефіцієнт підсилення.

Фізичний зміст формули для полягає в тому, що через ємністьутворюється негативний паралельний зворотний зв’язок, який збільшує вхідну ємність.Аналогічно цей зворотний зв’язок зменшує вхідний опір, приєднуючи до нього паралельно опір.

Оскільки внутрішній опір джерела напруги дорівнює нулю,то ємність виявляється зашунтованою опором, і вхідне коло транзистора, яке і обумовлює його інерційність, буде тепер мати сталу часу

Але до цієї інерційності самого транзистора у схемі підсилювача додається ще й інерційність обумовлена реактивними елементами схеми, а саме ємністю , що стоїть у вихідному колі підсилювача. Стала часу цього кола буде

,

а загальна інерційність (у першому наближенні) є сумою вхідної і вихідної сталих часу

.

Вона й визначатиме верхню граничну частоту підсилювального каскаду , яка буває завжди меншою від граничної частоти самого транзистора.

Домашнє завдання 7.2. Підрахувати верхню граничну частоту підсилювача на транзисторі, розглянутому в попередній задачі 7.1. (додатково даються значення .

7.3. Амплітудно-частотна характеристика підсилювального каскаду

Напишіть вираз та намалюйте АЧХ підсилювального каскаду

де - коефіцієнт підсилення на низьких та середніх частотах,- верхня гранична частота підсилювача.

Контрольні питання:

• Напишіть вираз для внутрішнього коефіцієнта підсилення на низьких частотах

• Напишіть вираз для зовнішнього коефіцієнта підсилення на низьких частотах. Зверніть увагу на те, що завжди .

• Напишіть вираз для зовнішнього коефіцієнту підсилення на довільній (не малій) частоті , у тому числі і для. Зверніть увагу на те, щобуде істотно меншою, ніж. Поясніть цей факт і дайте йому тлумачення.

Домашнє завдання 7.3. Підрахувати коефіцієнт підсилення підсилювача, розглянутого в задачах 7.1 та 7.2

а ) на низькій частоті (внутрішній і зовнішній);

б ) на частоті (граничній частоті самого транзистора).