Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПОПОВ ОСНОВЫ АНАЛОГОВОЙ ТЕХНИКИ.pdf
Скачиваний:
942
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
2.27 Mб
Скачать

показывает, что эти характеристики будут отличаться друг от друга только численными значениями.

Такой же вывод можно сделать и в отношении переходных характеристик для области больших и малых времен, так как фазовые частотные и переходные характеристики жестко связаны между собой.

4.4. Широкополосные каскады и коррекция частотных характеристик

4.4.1. Общие положения

Под коррекцией частотных характеристик понимают действия, направленные на придание им специальной формы. Это могут быть в первую очередь действия, направленные на расширение частотной характеристики в область верхних и нижних частот. В других случаях на частотной характеристике приходится искусственно создавать подъем или спад с заданной крутизной в определенной области частот. Необходимые изменения частотной характеристики могут достигаться двумя способами: введением частотно-зависимой обратной связи или использованием частотно-зависимой нагрузки. Эмиттерная (истоковая) высокочастотная коррекция направлена на расширение частотной характеристики в область верхних частот и осуществляется за счет частотно-зависимой отрицательной обратной связи по току, последовательной по входу, создаваемой сопротивлением в цепи эмиттера RЭ (истока RИ) и подключенной параллельно ему сравнительно небольшой емкостью СЭ И). Параллельная, последовательная и сложная высокочастотная коррекции также направлены на расширение частотной характеристики, но используют для этого частотные свойства нагрузки.

4.4.2 Влияние цепи Rэ,Cэ (Rи,Cи) на работу резисторного каскада

Сопротивление в цепи эмиттера так же, как и в цепи истока, ставится для задания рабочей точки и поддержания ее стабильности при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Ранее уже было показано, что эти сопротивления приводят к появлению отрицательной обратной связи по току,

153

последовательной по входу, которая может значительно уменьшить (в F раз) коэффициент сквозного усиления (3.68).

 

RЭ(1+h21)

 

С1

Б rБ'

Б'

R1

 

u1

1 + h21

С0 uБ'Э

RБ

 

rБ'Э

Е1

 

 

 

Э

 

Рис. 4.18

Для анализа влияния RЭ,CЭ на частотную характеристику каскада пересчитаем сопротивление ZЭ, состоящее из параллельного соединения RЭ и CЭ, в базовую цепь и рассмотрим эквивалентную схему рис. 4.18. Пересчет сопротивления ZЭ из эмиттерной цепи в базовую осуществляется умножением этого сопротивления на 1 + h21 (4.3). При этом сопротивление RЭ возрастает, а емкость СЭ уменьшается в 1 + h21.

Согласно второму закону Кирхгофа входное напряжение u1 (при условии, что С1→∞) будет распределяться по элементам последовательной цепи, состоящей из пересчитанных во входную цепь RЭ,СЭ, сопротивления rБ' и параллельного соединения С0 и rБ'Э. Напряжение uБ'Э, управляющее транзистором, а, следовательно, и коэффициент усиления каскада будут зависить от частотнозависимого сопротивления параллельного соединения элементов СЭ,RЭ.

На рис. 4.19, а представлена частотная характеристика каскада без обратной связи (RЭ = 0), ограниченная частотами fН (4.22) и fВ (4.31). При введении частотно-независимой ОС (RЭ 0, CЭ = 0) коэффициент усиления уменьшается, и изменяются граничные частоты. Нижняя граничная частота уменьшается, т.к. возрастает RВХТ (4.2), и соответственно растет входное сопротивление каскада RВХ (4.5). Естественно, рост входного сопротивления каскада ограничен величиной сопротивления RБ, поэтому при малых значениях RБ входное сопротивление изменяется незначительно и fН уменьшается слабо. Под влиянием от-

154

Рис.4.19

рицательной обратной связи верхняя граничная частота увеличивается (см рис. 4.19, б) примерно в F раз (3.68).

K

 

 

 

 

Для

дальнейшего

рассмотрения

 

 

 

примем С1 ∞, СЭ0. В этом случае

 

 

 

 

 

К0

 

 

 

 

 

 

частота fН стремится к 0, и можно счи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тать, что емкость С1 не влияет на частот-

 

 

 

 

 

ную

характеристику.

Эквивалентная

fН

fВ

f

схема

при

этом несколько упростится

а(рис. 4.20). На этой схеме источник сиг-

KF

 

 

нала заменен эквивалентным генерато-

 

 

ром ЭДС Е' и внутренним сопротивлени-

 

 

К0F

 

 

 

 

ем R', равным параллельному соедине-

 

 

 

 

 

 

 

f

нию сопротивлений R1 и RБ.

fНF

fВF

На очень низких частотах сопро-

 

бтивление емкости Сэ стремится к беско-

K

 

 

 

нечно большой величине, ток через нее

 

 

 

практически не протекает, и частотная

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

характеристика для этой области частот

1

 

2

 

 

КF

 

 

 

 

 

не отличается от приведенной на рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.19, б для усилителя с обратной связью.

fНF f1 f2

fВ

 

f С ростом частоты сопротивление емко-

 

 

 

 

 

в

сти Сэ уменьшается, ток, протекающий

 

 

 

 

 

от источника сигнала через параллельное

 

 

 

 

 

 

соединение RЭ,CЭ и вход транзистора, возрастает, растет входное напряжение и соответственно увеличивается коэффициент усиления. Частотная характеристика приобретает подъем на данном участке (частота f1 на рис. 4.19, в), который будет продолжаться до тех пор, пока сопротивление емкости Сэ не превратится в короткое замыкание по сравнению с остальной цепью (частота f2 на рис.4.19, в), подключенной к зажимам емкости (обратная связь полностью исчезнет).

Таким образом, частота f1 (на этой частоте глубина частотно-зависимой обратной связи начинает уменьшаться) может быть определена из равенства сопротивлений RЭ и емкости CЭ, а частота f2 (обратная связь исчезает совсем) -

155

из равенства сопротивления емкости СЭ и сопротивления всей цепи, подключенной к ней:

Частотная характеристика для этого случая представлена на рис. 4.19, в. Не трудно видеть, что при изменении величины емкости СЭ участок характеристики между частотами f1 и f2 будет перемещаться параллельно самому себе вдоль оси частот (кривые 1 и 2). Изменение сопротивления RЭ также приведет к изменению частот f1 и f2 и к изменению перепада между уровнями К и КF (рис. 4.19, в), так как при этом будет меняться глубина обратной связи. Для получения равномерной частотной характеристики в области низких частот величину емкости Сэ следует выбирать таким образом, чтобы частота f2 не превышала частоту fНF (4.22).

 

 

 

 

 

 

Rэ(1+h21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

rб'

 

 

 

Б'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rб'э

 

 

 

 

 

Co

Uб'э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + h21

 

 

 

 

 

 

E'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+h21

= R

 

(1+ h21),

f =

1

 

 

 

 

 

,

 

(4.62)

 

 

2πC

 

 

R

 

 

 

 

ω C

 

 

 

Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Э

Э

 

 

 

 

1 Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ h21 = R ,

R

=

RЭ(1+h21 )(R′+h11 )

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω2CЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R′+R Э(1+h21 )+h11

 

 

 

 

R′ =

R БR1

 

,

 

 

 

 

 

 

f2 =

1+h21

 

 

.

 

 

(4.63)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πCЭR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R Б +R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цепь CЭ, RЭ очень часто используется в качестве высокочастотной коррекции для расширения частотной характеристики. В этом случае величина

156