|
Из (4.51) следует, что время установления |
h(t) |
|
||||
tУ и верхняя граничная частота связаны между |
1 |
|
|
||||
собой коэффициентом 0,35. Эта связь сохраняет- |
0,9 |
|
|
||||
ся практически для всех усилительных каскадов. |
|
|
|
||||
Время установления в транзисторном резистор- |
0,1 |
tУ |
|
||||
ном |
каскаде получается |
тем меньше, чем |
|
||||
меньше постоянная времени τВ = C0RЭКВ (4.30), |
t1 |
t2 |
t |
||||
|
а) |
|
|||||
или |
чем |
выше |
верхняя |
граничная частота |
|
|
|
E(t) |
|
||||||
fВ = 1/2πC0RЭКВ (4.31). |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
Реакцию транзисторного каскада на ко- |
1 |
|
|
|||
роткий импульс можно рассмотреть, подав на |
|
|
t |
||||
вход усилителя два единичных скачка разной |
-1 |
|
|
||||
полярности, сдвинутых во времени относитель- |
U2(t) |
|
|||||
но друг друга на время tИ. Выходное напряжение |
|
||||||
|
|
|
|||||
определяется как алгебраическая сумма реакций |
|
|
|
||||
на каждый единичный скачок (см. рис. 4.11, б). |
|
|
|
||||
Чтобы выходной импульс приближался по своей |
0 |
tУ tИ |
t |
||||
форме к |
прямоугольному, |
необходимо иметь |
|||||
длительность импульса большую, чем время ус- |
|
б) |
|
||||
|
Рис. 4.11 |
|
|||||
тановления tИ > |
tУ. При обратном неравенстве |
|
|
||||
|
|
|
|||||
импульс не сможет достичь своего максимального значения, а его форма будет заметно отличаться от формы прямоугольной.
4.3.Резисторный каскад на полевом транзисторе
4.3.1.Принципиальная и общая эквивалентные схемы
Принципиальная схема резисторного каскада на полевом транзисторе с затвором в виде p-n-перехода с каналом n-типа представлена на рис. 4.12.
144
|
R4 |
Еo |
C2 |
R2 |
R6 |
С1 |
|
С3 |
|
|
|
|
|
VT1 |
|
VT2 |
|
RИ |
R1 |
R3 |
R5 |
|
|
u1 |
|
C4 |
u2 |
R7 |
C5 |
EИ |
|
|
|
|
|
Рис. 4.12
Назначение основных элементов в этой схеме такое же, как и в схеме каскада на биполярном транзисторе:
ЕИ, RИ - источник сигнала и его внутреннее сопротивление; С1, С3 - разделительные емкости;
R1, R2 - сопротивления, обеспечивающие подачу необходимого смещения в цепь затвора;
R3 - нагрузка каскада по постоянному току; C2, R4 - фильтр в цепи питания ;
С4 - служит для устранения последовательной отрицательной обратной
связи.
Составим полную эквивалентную схему каскада на транзисторе VT1 (рис. 4.13, а). Обычно конденсаторы С4, С2 выбираются достаточно большой величины, чтобы их сопротивления на нижней частоте полосы пропускания стремились к нулю.
Это позволяет исключить их из эквивалентной схемы (см. рис. 4.13, а), а вместе с ними - и резисторы R3 и R4. Эквивалентная схема при этом принимает вид, как на рис. 4.13, б. На этих схемах конденсатор С0 представляет собой
145
C1 |
CЗС |
|
C3 |
RИ |
СЗИ |
ССИ |
Ri |
|
Su1 |
|
R2 |
|
R1 |
|
R5 С0 |
EИ |
|
|
|
|
C4 |
R3 C2 |
R4 |
|
|
|
а |
|
|
RИ |
C1 |
CЗС |
|
C3 |
|
|
|
R1 |
|
Ri |
R5 |
ЕИ |
u1 |
Su1 |
|
R2 |
u2 |
|
|
СЗИ |
ССИ |
|
C0 |
б
Рис. 4.13
входную динамическую емкость следующего транзистора (VT2), которая определяется выражением (3.29). Входная цепь транзистора VT1 также может быть представлена параллельным соединением его входной динамической емкости и сопротивления, включенного между затвором и землей (активная составляющая сопротивления между затвором и истоком транзистора принимается равной бесконечности).
Будем считать, что напряжение u1 на входе транзистора (см. рис. 4.13) поддерживается постоянным во всем диапазоне частот. Это позволяет представить рассматриваемый транзистор в виде эквивалентного генератора тока, величина которого равна Su1 и не зависит от частоты и не рассматривать влияние сопротивления источника сигнала RИ и входной разделительной емкости C1 на частотную характеристику каскада.
146
|
Конденсатор |
ССИ |
из-за своей |
|
С3 |
|||
малой |
величины влияет на работу каскада |
|
||||||
Ri R2 |
RН |
|||||||
только |
в |
области |
высоких |
частот, |
на |
|||
которых |
сопротивление |
емкости |
С3 |
|
u2 |
|||
можно считать равным нулю. |
Su1 |
CН |
Это позволяет объединить конденсаторы |
|
|
С0 и ССИ, заменив их конденсатором СН. |
|
|
Эквивалентная схема (см. рис. 4.13, б) с |
|
Рис. 4.14 |
учетом всех этих преобразований примет |
|
|
вид рис. 4.14. Использование этой схемы для анализа частотной характеристики резисторного каскада на полевом транзисторе не вызывает затруднений.
4.3.2. Частотная характеристика. Область средних частот
Разделительный конденсатор С3 в схеме (см. рис. 4.12) выбирается большой величины, чтобы на самой низкой
Ri |
R2 |
|
частоте усиливаемого сигнала он не созда- |
|
RН |
||
Su1 |
|
U2 |
вал заметного препятствия для его прохож- |
|
дения с выхода рассматриваемого каскада |
||
|
|
|
|
|
|
|
на вход следующего. Поэтому сопротивле- |
|
|
|
ние С3 в области средних частот можно счи- |
Рис. 4.15 |
|
тать равным нулю. Напротив, сопротивле- |
|
|
|
|
ние конденсатора СН в области средних |
частот оказывается намного больше, чем остальные сопротивления схемы, следовательно, ток по нему практически не протекает. В результате схема (см. рис.
4.14) еще более упрощается до вида на |
рис.4.15. Коэффициент усиления для |
|||||||||
этой схемы будет равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К0 = |
u2 |
= |
|
Su1R ЭКВ |
= SR ЭКВ, |
(4.52) |
|||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
u1 |
|
|
u1 |
|
|
||
где |
RЭКВ = |
|
|
|
|
|
1 |
|
. |
|
1 R1 |
+ |
1 R2 +1 RH |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
147