Билет №13 Вопрос №1

RC-каскад с ОЭ. Описание в области средних частот, входное и выходное сопротивление, коэффициент усиления каскада

При построении эквивалентных схем б) и в) учтено, что значения емкостей С1 С2 С3 выбирают такими, чтобы их сопротивления в диапазоне средних частот , под которым обычно понимают диапазон рабочих частот, были достаточно малы и ими в эквивалентной схеме можно пренебречь. Источник питания замкнут накоротко. Схема в) отличается от схемы б) тем, что в ней не учтено влияние дифференциального сопротивления коллекторного перехода r*_{к диф} , которое достаточно велико и при небольших сопротивленияхR_к (до десятков кОм) его можно не учитывать.

При ориентировочной оценке тока покоя транзистора можно использовать уравнение

(1)

Где - напряжение база-эмиттер, определяемое из входной хар-ки при токе базы

( ). Уравнение (1) справедливо, когда ток базы во много раз меньше тока делителя, состоящего из резисторовR₁иR₂ (I_бо <<I_д) и от его значения мало зависит потенциал базы.

При нахождении параметров каскада введем допущение, что ток базы полностью протекает через r_{э диф}и не ответвляется в цепт базы а также протекает в цепи эммитера.

Входное сопротивление. Если не уичтывать сопротивление делителяR₁||R₂, то входное сопротивление каскада

Где U_вх - входное напряжение на зажимах база – эмиттер;i_вх– входной ток бызы

Откуда

Для получения полного входного сопротивления необходимо учесть шунтирующее действие сопротивлений R1 иR2. Так как для перменного тока они вкл параллельно, то

Выходное сопротивление определяют со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом входном сигнале. R_вых R_к

Выходное напряжение u_вых=

Коффициент усиления по напряжению каскада определим как отношение выходного напряжения на нагрузке к ЭДС источника сигнала. Без учета влияния делителей R1 иR2

(2)

Если делитель напряжения, состоящий из резисторов R1R2 , достаточно низкоомный , то вмсетоR_г необходимо подставлятьR’_г, а вместо

Если Rг=0 иRн→∞ , то коэффициент усиления по напряжению будет максимальным

Знак “ – “ свидетельствует об изменении фазы выходного напряжения на 180⁰ . Из выражения (2) следует , что для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличиватьR_­к. Однако если используют полную эквивалентную схему, то станет ясно, что наличиеr_{к диф}существенно ограничивает максимальное значение этого сопротивления.

В рассмативаемом каскаде имеется внутренняя обратная связь. Причина ее возникновения в том, что часть коллекторного тока ответвляется в цепь базы( в цепь источника сигнала), что ранее не учитывалось. То есть если r_{к диф} было небольшим, то и часть тока базы ответвлялась бы в цепь коллектора; но так какr_{к диф} достаточно велико, то это токораспределение практически отсутствует.

Билет №13 Вопрос №2

Полная частотная коррекция АЧХ ОУ

В ОУ отдельные его каскады соединяются между собой непосредственно, и поэтому его АЧХ не имеет спада на нижних частотах. С увеличением же частоты усиливаемого сигнала наблюдается падение коэффициента усиления ОУ. Это объясняется наличием в интегральном ОУ распределенных паразитных емкостей, которые закорачивают высокочастотные сигналы на землю все более и более по мере роста их частоты.

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики одного такого каскада описываются следующими выражениями:

Если выполняется обычное для ОУ неравенство R_н>>R_вых, то

Вследствие наличия паразитных емкостей и многокаскадной структуры операционный усилитель по своим частотным свойствам аналогичен фильтру нижних частот высокого порядка. Системы такого рода, имеющие большой коэффициент усиления, при наличии обратной связи склонны к неустойчивости, проявляющейся в том, что даже при отсутствии сигнала на входе системы, на ее выходе существуют колебания относительно большой амплитуды.

Графическая зависимость от частоты модуля коэффициента передачи напряжения ОУ и сдвига фазы выходного сигнала относительно входного:

- условие баланса амплитуд.

–условие баланса фаз

Дифференциальный каскад №1.

Методы коррекции:

Правило частотной коррекции: отношение второй граничной частоты к первой должно быть равно величине петлевого усиления g0. Чтобы получить запас по фазе α = 60°, надо

вдвое уменьшить первую граничную частоту.

1)Между выходом дифференциального каскада и землей включают корректирующую емкость:

2)Корректирующая емкость включается между выходом 1 и выходом 2. Это приводит к тому, что 2 каскад оказывается охвачен ООС по напряжению: