- •1. Электрофизические свойства полупроводников
- •1.1 Собственные и примесные полупроводники
- •Собственный полупроводник
- •Электронный полупроводник
- •Дырочный полупроводник
- •1.2. Энергетические диаграммы полупроводников
- •1.3. Расчет равновесной концентрации свободных носителей заряда
- •1.4. Hеpавновесное состояние полупpоводника
- •Время жизни неосновных носителей заряда
- •2.3. Вах реального p-n-перехода
- •2.4. Влияние температуры на вах p-n-перехода
- •2.5. Емкости p-n-перехода
- •Система электропитания. Классификация и характеристики выпрямителей. Одно- и двухполупериодный выпрямитель с r нагрузкой.
- •Однополупериодная схема выпрямителя.
- •Двухполупериодная схема со средней точкой.
- •Выпрямители с активной нагрузкой Однополупериодная схема выпрямителя
- •Двухполупериодные схемы выпрямителей
- •1.2. Выпрямители с активно-емкостной нагрузкой
- •1.2.1. Расчетные соотношения для выпрямителей с активно- емкостной нагрузкой
- •Реальная нагрузочная характеристика представляется в координатах , .
- •1.2.2. Выпрямители с умножением напряжения
- •1.3. Сглаживающие фильтры выпрямителей
- •6. Биполярные транзисторы
- •Полярные транзисторы
- •Область насыщения
- •7. Усилители напряжения на биполярных транзисторах
- •2.1 Простейший усилитель на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общей базой
- •2.2 Усилитель напряжения на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером
- •8 Частотные характеристики rc-усилителей звуковых частот
- •3.1 Звуковые частоты, характерные области частот
- •3.2 Характеристики усилителей напряжения в области средних звуковых частот
- •3.3 Низкие звуковые частоты
- •3.4 Работа усилителя в области верхних звуковых частот
- •9 Усилитель на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель)
- •Усилители напряжения на полевых транзисторах Усилитель на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком
- •10 Причины нелинейных искажений
- •5.4 Входные динамические характеристики транзисторов. Сквозная характеристика каскада
- •5.5 Методы расчета нелинейных искажений
- •Обратные связи в усилителях
- •8.1 Общие понятия и классификация обратных связей
- •8.2 Влияние обратной связи на основные параметры усилителя
- •8.4 Практические схемы усилительных каскадов с обратными связями
- •11 Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя
- •12 Усилители мощности
- •4.1 Согласование источника сигнала с нагрузкой. Классификация усилителей мощности
- •4.2 Однотактные усилители мощности
- •4.4 Двухтактные усилители мощности
- •4.5 Бестрансформаторные усилители мощности
- •14 Аналоговые микроэлектронные структуры. Операционные усилители на интегральных микросхемах
- •8.1 Классификация аналоговых интегральных микросхем и элементы их схемотехники, взаимные компоненты, входные каскады
- •8.3 Операционные усилители, эквивалентная схема усилителя
- •15 Инвертирующий и неинвертирующий усилители
- •9.2 Сумматоры, интеграторы и дифференциаторы на базе усилителей
- •16. Интеграторы. Дифференциаторы. Логарифматоры и антилагорифматоры.
- •9.3 Схемы установки нуля и частотной коррекции усилителей
- •9.4 Логарифмирующие и антилогарифмирующие схемы
- •13.1 Методы анализа условий возбуждения генераторов
- •13.1 Общие положения теории rc-генераторов
- •12.3 Rc генераторы с нулевой фазосдвигающей цепочкой
8 Частотные характеристики rc-усилителей звуковых частот
3.1 Звуковые частоты, характерные области частот
Область звуковых частот располагается в диапазоне от единиц – десятков герц до десятков килогерц (приблизительно 10 Гц 30 кГц). Условно звуковые (слышимые человеком частоты) можно разделить на 3 области:
область нижних звуковых частот (НЧ) (10300 Гц);
область средних звуковых частот (СЧ) (300 Гц5 кГц);
область верхних звуковых частот (ВЧ) (5 30 кГц).
Границы этих областей четко не определяются, поэтому данное разделение является условным.
Для достаточной разбираемости человеческого голоса при телефонных разговорах достаточно ограничить спектр сигнала областью средних звуковых частот, при качественном воспроизведении музыкальных произведений необходимо усиливать все 3 области частот с минимальными частотными искажениями.
Графически это распределение можно представить следующим образом (см. рис. 3.1):
Рисунок 3.1 — Разбиение звуковых частот на области
Любой усилительный каскад (независимо от его структуры), как и усилитель в целом, можно представить стандартным четырехполюсником, характеризующимся определенными входным и выходным сопротивлениями и коэффициентом усиления в режиме холостого хода (см. рис.3.2). Дополнив данный четырехполюсник реактивными элементами (разделительными конденсаторами и суммарной емкостью нагрузки), можно теоретически определить частотные характеристики усилителя как в каждом поддиапазоне звуковых частот, так и в области звуковых частот в целом. С учетом реактивных элементов, модель усилительного каскада представляется на рис.3.3.
Рисунок 3.2 — Представление усилительного каскада стандартным четырехполюсником
Рисунок 3.3 — Модель усилителя напряжения в области звуковых частот
В данной схеме: — суммарная емкость нагрузки, включающая в себя емкость монтажа, емкость нагрузки и выходную емкость транзистора. обычно не велика и достигает значений порядка нескольких десятков пФ. СР — представляет разделительную емкость на выходе усилителя. Разделительную емкость на входе усилителя вместе с входным сопротивлением обычно относят к предыдущему каскаду. Частотные характеристики многокаскадного усилителя определяются совокупностью частотных характеристик его отдельных каскадов [1,3,8].
Комплексная частотная характеристика усилительного каскада, в рассматриваемом случае, определятся в виде:
,
где — фазовый сдвиг усилителя.
Исходя из представленного выражения, различают 3 типа частотных характеристик:
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — зависимость модуля коэффициента усиления усилителя от частоты .
Характерный вид АЧХ усилителя напряжения представлен на рис. 3.4
Рисунок 3.4 — АЧХ усилителя напряжения
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) — отражает зависимость угла сдвига фазы между выходным и входным сигналами, от частоты .
Вид ФЧХ типичных усилительных каскадов (схем с ОЭ, ОБ и ОК) приведен на рис. 3.5. Аналогичными АЧХ и ФЧХ обладают усилительные каскады на полевых транзисторах, для схем включения с ОИ, ОЗ и ОС.
Рисунок 3.5 — ФЧХ усилителя
Амплитудно-фазо-частотная характеристика (АФЧХ) — является комплексной характеристикой, объединяющей зависимости амплитуды и фазового сдвига между выходным и входным сигналами от частоты. Она представляет собой траекторию, описываемую концом вектора выходного напряжения усилителя, при изменении частоты единичного входного сигнала от 0 до бесконечности и строится на комплексной плоскости. Каждой точке траектории (АФЧХ) соответствует определенная частота i. В зависимости от схемы включения транзистора, АФЧХ располагается во 2м и 3м квадрантах (ОЭ) или 1м и 4м квадрантах (схемы с ОБ и ОК). Типичная АФЧХ транзисторного каскада с ОЭ представлена на рис. 3.6.
Рисунок 3.6 — АФЧХ усилительного каскада с ОЭ
Для оценки качества частотных характеристик используют коэффициенты частотных искажений и . Они определяются соотношениями:
; .
Коэффициенты частотных искажений обычно задаются на граничных частотах усилителей fН и fВ и показывают во сколько раз коэффициент усиления на средней частоте (КСР) больше коэффициента усиления на граничных частотах. При идеальной частотной характеристике (нет спадов в областях НЧ и ВЧ) , что обеспечивается при и (реально невыполнимо). При постановке технического задания на разработку усилителя обычно задают модули коэффициентов частотных искажений .
Для расчета частотных характеристик усилителей их обычно рассматривают отдельно в областях НЧ, СЧ и ВЧ, где определяют по заданным значениям , fН, fВ значение СР и RВых.Ус ( ). Затем, воспользовавшись общей характеристикой K(j), уточняют частотные характеристики усилителей.