АНАЛ.ЭЛЕКТРОНИКА / theory
.pdfПри достаточно больших ЕЭ (более 2-3 В) и RЭ (от 1 до 2 кОм) можно считать, что со стороны эмиттера транзистор запитан источником тока (RЭ значительно больше входного сопротивления транзистора) и ток через транзистор не зависит от изменения UОЭБ.
При заданном напряжении UОК (или токе IОК) расчет элементов схемы заключается в определении тока покоя (или напряжения) из соотношения (2.1) и определении RЭ или ЕЭ из уравнения (2.2).
Разделительные конденсаторы С1 и С2 необходимы для исключения влияния источника сигнала и нагрузки на режим работы транзистора по постоянному току. Подключение источника сигнала и нагрузки через конденсаторы предотвращает протекание через эти цепи постоянных токов. Для переменных (усиливаемых) сигналов IВХ, IВЫХ сопротивления разделительных конденсаторов на частоте сигнала должны быть достаточно малы, чтобы пренебречь их влиянием.
На рисунке 2.2 приведены линии нагрузки и временные диаграммы сигналов.
В координатах (IК,UКБ) уравнение UК = EК IК∙RК представляет собой уравнение прямой линии, проходящей через точки (IК = 0, UКБ=EК) и (IК = EК /RК, UКБ = 0). Эта линия называется статической линией нагрузки, т.к. по ней перемещается рабочая точка 0 по постоянному току.
При положительной полуволне синусоидального напряжения ЕГ напряжение па входе (эмиттере) UВХ становится более положительным, токи эмиттера и коллектора уменьшаются, напряжение на коллекторе и нагрузке увеличивается, формируется положительная полуволна выходного сигнала.
При отрицательной полуволне входного сигнала эмиттерный переход открывается сильнее, возрастают токи IЭ и IК, увеличивается падение напряжения на RК, потенциал на коллекторе становится меньше, формируется отрицательная полуволна выходного сигнала. Так как фазы входного и выходного синусоидальных сигналов совпадают, усилитель является неинвертирующим. Переменный (сигнальный) ток транзистора IК(t) распределяется между резисторами RК и RН, поэтому эквивалентная нагрузка для транзистора по переменному току RКН = RК//RН меньше, чем по постоянному. Динамическая линия нагрузки, наклон которой определяется величиной RКН, проходит через точку 0 более круто, чем статическая линия и описывается уравнением:
UК = UОК – IК(t)∙RКН |
(2.3) |
где IК(t)-переменная (сигнальная) составляющая тока отсчитывается от IОК.
30
|
IЭ |
IК |
|
EК |
|
IЭ(t) |
|
|
|
RК |
IОЭ IОК
t |
0 |
UЭБ
UОЭБ |
0 |
UВХ
t
~Rкн -ДЛН
0
=Rк -СЛН
UКБ
UОК |
UА |
Eк |
UВЫХ
t
Рис. 2. 2. Линии нагрузки и временные диаграммы сигналов
В случае короткого замыкания (при RН=0) UК=UОК, UК(t)=0 и динамическая линия нагрузки проходит через точку покоя 0 вертикально. Для построения динамической линии нагрузки пользуются тем свойством, что эта линия пересекает ось абсцисс в точке А:
UА = UОК + IОК∙RКН , так как при мгновенном значении переменной составляющей IК(t) = IОК суммарный ток через транзистор равен нулю: IК = IОК+IК(t)=0. Динамическую линию нагрузки проводят через точку покоя 0 [UОК; IОК] и т. А[IК=0, UКБ=UА=UОК+IОК∙RКН]. Для ненагруженного усилителя (при RН=∞) сопротивления в коллекторной цепи для постоянного и переменного тока равны RК, поэтому статическая и динамическая линии нагрузки совпадают. Из рисунка 2.2 видно, что в этом случае максимальная амплитуда положительной и отрицательной полуволн выходного напряжения соответственно равны ЕК–UОК и UОК.
Для нагруженного усилителя максимальное значение амплитуды положительной полуволны Um= IОК∙RК. Следовательно, при заданных RН и UВЫХ m оценка IОК>UВЫХm/RКН позволяет выбрать IОК и RК при расчете усилителя по постоянному току.
31
U
ЕК
IОК∙RК |
UВЫХm |
|
+ |
UОК
UОКБ
0 |
t |
UОЭБ
UОЭ +
UВХm
IОЭ∙RЭ
ЕЭ
Статика Динамика
Рис. 2. 3. Потенциальные диаграммы усилителя ОБ
2.2. Малосигнальная схема замещения усилителя ОБ на основе Т- образной физической модели биполярного транзистора. Параметры.
В области средних частот сопротивлениями конденсаторов пренебрегают. После замены транзистора линейной Т-образной физической схемой замещения и с учетом того, что внутренние сопротивления источников питания равны нулю, получим эквивалентную схему усилителя для переменных (сигнальных) составляющих токов и напряжений (рис.2.4).
IВХ |
IЭ |
|
IЭ |
IВЫХ |
|
|
|
IК |
UВЫХ |
||||
RГ |
|
|
||||
ЕГ |
rЭ |
rБ |
rК |
|
|
|
UВХ |
|
RК |
RН |
|||
RЭ |
IБ |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Рис. 2.4. Эквивалентная схема усилителя в области средних частот
1. Входное сопротивление усилителя определяется сопротивлением RЭ и входным сопротивлением транзистора в схеме ОБ:
RВХ=RЭ//h11Б |
(2.4) |
32
На практике выполняется условие RЭ>>h11Б, поэтому ответвлением сигнального тока IВХ в цепь RЭ можно пренебречь: IВХ= IЭ, а входное со-
противление: |
|
RВХ= UВХ/IВХ=(IЭ∙RЭ+IБ∙RБ)/IЭ=RЭ+(1– )∙RБ=h11Б |
(2.5 ) |
2. Выходное сопротивление также определяется параллельным соединением выходного сопротивления транзистора и RК и вследствие соотношение rК >> RК :
RВЫХ= rК// RК≈ RК |
(2.6) |
3. Коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода (RН = ∞) определим при допущении, что ток зависимого источника IЭ не ответвляется в высокоомную цепь rК:
KUXX = UВЫХ XX/UВХ = IК∙RК/IЭ∙ h11Б = RК/ h11Б RК/h11Б |
(2.7) |
4. При подключении нагрузки коэффициент усиления по напряжению уменьшается, так как уменьшается эквивалентная нагрузка транзистора:
KU KUXX U ВЫХ |
RK |
|
|
RН |
|
|
RKН |
(2.8) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
h11Б |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
h11Б RK RН |
|
|
|||||||||
5. По отношению к источнику сигнала с внутренним сопротивлением |
|||||||||||||||||
RГ: |
αIЭ RKН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ke |
UВЫХ |
|
|
α |
|
RKН |
|
γ |
K |
|
(2.9) |
||||||
|
IВХ RГ RВХ |
|
|
U |
|||||||||||||
|
ЕГ |
|
|
RГ h11Б |
|
UВХ |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
В случае RГ » RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Ке= RКН/RГ, при RН » RК |
Kе = RК/ RГ |
|
(2.10) |
Коэффициент усиления по напряжению в этом случае не зависит от параметров транзистора, а определяется только отношением сопротивлений. Это позволяет реализовать усилитель со стабильным усилением, но из-за необходимости задания большого RГ коэффициент усиления Ке не превышает 10-20.
33
е Г |
UВХ = |
=h11Б / |
|
KU ХХ = |
|
UВЫХ = |
UВЫХ |
(RГ + h11Б ) |
UВХ |
UВЫХ ХХ |
= RН / (RК + RН) |
||||
|
|
= ( ·RК) / h11Б |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.5. Усилитель ОБ−ИНУН |
|
6. |
Коэффициент усиления по току при RН =0 |
|
|
KiКЗ = IВЫХ КЗ / IВХ ≈ ∙IЭ/IЭ = |
(2.11) |
7. |
При RН ≠ 0 часть выходного тока IК транзистора ответвляется в RК: |
|
|
IВЫХ =IК∙RК / (RК + RН) = ∙IЭ∙ γiВЫХ |
(2.12) |
и коэффициент усиления тока меньше единицы: |
|
|
|
Ki = ∙ γiВЫХ ≈ γiВЫХ |
(2.13) |
8. Если преобразовать источник входного сигнала в эквивалентный источник тока величиной IГ = EГ/RГ и внутренним сопротивлением RГ, то входной ток усилителя:
|
|
|
|
|
|
IВХ = IГ∙ RГ /(RГ + RВХ) = IГ ∙γiВХ |
(2.14) |
|||||
Коэффициент усилению по току по отношения к IГ: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
КI = IВЫХ/IГ = γIВХ ∙α ∙γIВЫХ |
|
|
(2.15) |
||||
При условии RГ » RВХ выполняется соотношение |
γiВХ ≈ 1 и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
КI ≈ Ki= α∙γiВЫХ |
|
|
(2.16) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
IВХ = |
|
|
KI КЗ = |
IВЫХ КЗ |
|
IВЫХ = |
IВЫХ |
||
IГ |
= R |
|
/(R |
|
+ h |
) |
IВХ |
|
= RК / (RК + RН) |
|||
Г |
Г |
|
|
|||||||||
|
|
|
11Б |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.6. Усилитель ОБ−ИТУТ
34
Наряду с полезным свойством I ВХ 1 усилитель ОБ фактически в идеале позволяет получить KI=1, поэтому иногда такую схему называют повторитель тока. Часто применяют для согласования источника тока и усилителя тока.
9. Эквивалентная крутизна
S |
IВЫХ КЗ |
|
|
αIЭ |
|
|
α |
|
|
α |
|
α |
|
1 |
|
||||||
|
|
I |
|
|
|
|
r |
(1 α)r |
|
|
rЭ |
||||||||||
|
|
U |
ВХ |
|
Э |
h |
|
|
h |
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
11Б |
|
|
11Б |
Э |
Б |
|
|
|
|
1-α rБ |
|
|||||
β |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
β |
. |
|
|
|
|
|
|
(2.17) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
rБ (1 β)rЭ |
|
h11Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, усилительный каскад на транзисторе в схеме ОБ имеет низкое входное и высокое выходное сопротивления, коэффициент усиления по току меньше единицы. Для получения больших коэффициентов усиления по напряжению необходимо обеспечить работу усилителя от низкоомного источника сигнала и на высокоомную нагрузку.
2.3. Влияние сопротивлений источника сигнала и сопротивления нагрузки на параметры усилителей
Зависимости коэффициентов усиления каскада от RН и RГ приведены на рисунках. 2.7. и 2.8.
Сопротивления RН и RГ оказывают существенное влияние на параметры усилителя через коэффициенты γU и γi.
Коэффициенты усиления по напряжению КU и Ке равны нулю при RН=0, при RН << RК возрастают линейно с ростом RН, а при RН>>RК практически не зависят от RН и ограничены величинами соответственно КUXX и КUXX∙γUВХ. Коэффициенты усиления тока при RН =0 максимальны, примерно равны α и уменьшаются с ростом RН до нуля при RН » RК = RВЫХ.
Сопротивление RГ оказывает влияние только на параметры по отношению к ЕГ и IГ, причем это влияние обратное по отношению к влиянию RН. Из-за малого входного сопротивления усилителя уменьшение Ке в соответствии с формулами (2. 9) и (2.10) начинается уже при RГ=1÷10 Ом. Коэффициент усиления по току KI наоборот, увеличивается с ростом RГ и уже при RГ > 100 Ом практически не зависит от RГ.
35
KU |
|
|
|
|
|
Ki |
|
|
|
|
|
|
||
|
KU ХХ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
KU |
|
|
|
|
|
Ki |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ iВХ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KUХХ∙ UВХ |
|
|
|
KI |
|
|
|
|
RН |
||||
|
Kе |
|
|
RН |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0 RН RК |
|
|
|
|
|
|
|
||
0 RН RК |
|
RН RК |
|
RН RК |
||||||||||
( к. з. ) |
|
( х. х. ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 2.7. Влияние сопротивления RН на параметры усилителя |
||||||||||||||
Ke |
|
|
|
|
|
KI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= Ki КЗ |
|||
|
RН = |
|
RН = 0 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
KUХХ ∙ UВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ i ВХ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
RГ |
|
RН 0 |
|
|
|
RГ |
|
||||
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
RГ h11Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
RГ>> h11Б |
|
RГ h11Б |
|
R |
>> h |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
11Б |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. 8. Влияние сопротивления RГ на параметры усилителя
2.4. Анализ усилителя ОБ в области низших частот
На низких частотах сопротивления разделительных конденсаторов увеличиваются, это приводит к уменьшению коэффициентов усиления и появлению фазового сдвига между входным и выходным сигналами. На низких частотах, когда xC1 >>RГ или xC2 >>RК, коэффициенты усиления очень малы.
Рассмотрим отдельно влияние разделительных конденсаторов.
36
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α·IЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
C1 |
|
Iвх |
|
|
|
|
|
|
|
IЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iк |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Rг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Uвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
~ |
Eг |
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rБ |
|
|
|
|
|
|
RК |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.9. Эквивалентная схема усилителя ОБ в области нижних частот |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1. Влияние С1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UВХ |
RГ |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.18) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RГ |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω С1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Kе |
UВЫХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
RКН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
еГ |
|
|
RГ |
|
|
|
1 |
|
|
|
RВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j ω С1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
α |
|
RКН |
|
|
|
|
|
RКН |
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Keo |
||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
RГ |
RВХ |
RГ RВХ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
j ωС |
|
|
|
|
|
|
|
|
j ωС (R R ) |
|
|
ωС (R R ) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Г ВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Г ВХ |
Полученный ранее для области средних частот сквозной коэффициент
Keo α |
RКН |
α |
RКН |
|
RКН |
|
RГ RВХ |
RГ h11Б |
RГ |
||||
|
|
|
Постоянная времени
Н1 = С1·(RГ + RВХ) С1 ·(RГ + h11Б
Угловая частота
ω |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
C |
(R |
|
h |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Н1 |
|
τ |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
Н |
1 |
|
|
|
11Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f |
|
|
ωН1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
) |
|
|
|||||||||||
|
Н1 |
|
2 π 2 πC (R |
Г |
|
|
|||||||||||||||||
2. Влияние С2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
11Б |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RК RН |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
UК(jωj IК |
|
|
|
|
|
|
j ω С2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
RК |
|
|
|
1 |
|
|
RН |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j ω С2 |
|
(2.19)
(2.20)
(2.21)
(2.22)
37
|
UН (jωj UК(jω) |
|
|
|
|
RН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RН RК |
|
|
|
IК |
(2.23) |
||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RН |
|
|
|
|
RК |
|
|
RН |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jω С2 |
|
|
|
|
|
|
jωС2 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
Kе |
U Н |
|
|
|
|
|
|
IК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RН RК |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
еГ |
|
|
IВХ (RГ RВХ |
) |
|
|
RК |
|
|
|
RН |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jω С2 |
|
|||||||||||||
α |
RН RК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
(RГ RВХ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(RН RК ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jω С2 (RН RК ) |
|
|||||||||||||||||||
|
|
RКН |
α |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Keo |
|
||||||||||
RГ |
RВХ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
j |
ω С2 (RН RК ) |
|
|
1 j ω С2 (RН RК ) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
Постоянная времени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Н2 = C2 · (RН + RК), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.24) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
fН 2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.25) |
|||||
|
|
|
|
|
|
2 πC2 (RН RК ) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
При совместном действии C1 |
и C2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
f |
2 |
f |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.26) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
Н1 |
|
|
|
Н2 |
|
|
|
|
|
|
Примерный вид АЧХ в области НЧ приведен на рис. 2.10.
Ke(f)
Keo
о
√2
f fН1 fН2 fН
Рис. 2.10. АЧХ усилителя ОБ в области нижних частот
При заданной нижней частоте усиливаемых сигналов значение конденсаторов можно ориентировочно определить:
38
C1>[2π∙fН∙(RГ+RВХ)]–1 |
(2.27) |
C2>[2π∙fН∙ (RК+RН)] –1 |
(2.28) |
2.5.Анализ усилителя ОБ в области высших частот
Вобласти средних и высших частот сопротивления разделительных
конденсатов C1 и C2 пренебрежимо малы: хC1 , хC2 0. Эквивалентная схема учитывает основные инерционности биполярного транзистора и нагрузки:
>>( )IЭ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RГ |
|
|
Cэ |
|
|
|
Cк |
|
Iк |
|
|
Iвых |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UВХ |
|
|
Iэ |
|
|
rэ |
|
|
|
|
|
rк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UВЫХ |
Cн |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е Г |
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
rБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
Rн |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.11. Эквивалентная схема усилителя ОБ в области высших частот
СЭ - емкость прямосмещенного эмиттерного перехода, СК – барьерная емкость обратносмещенного коллекторного перехода;
( ) – частотная зависимость коэффициента передачи тока эмиттера; СН – емкость нагрузки.
1. Основное влияние в схеме ОБ на ограничение ВЧ, как правило, оказывает емкость нагрузки. Причина – высокое выходное сопротивление усилителя RВЫХ RК. В области средних частот
Keo α RКН
RГ h11Б
В области высших частот |
ZКН |
|
|
Ke(jω) α |
(2.29) |
||
RГ h11Б |
|||
|
|
39