6.2.4.Работа каскада в области верхних частот

С повышением частоты сигнала сказываются изменения коэффициента

h_21э(j)=₀/(1+j_)

и шунтирующее действие выходной емкости транзистора и емкости нагрузки, которые уменьшают комплексное сопротивление нагрузки:

.

Оба эти фактора приводят:

• к уменьшению U_вых ,т.е. коэффициента усиления на верхних частотах;

• к дополнительному сдвигу фазы выходного напряжения в сторону запаздывания: ток I_к отстает от тока I_б, а U_вых запаздывает относительно тока I_к.

На верхних частотах из-за изменения h_21э уменьшается входное сопротивление транзистора, притом оно носит комплексный характер:

Z_вх.т=_б+(₀/(1+j_)+1)r_э.диф.

В пределе при  Z_вх.тr_б+r_э.диф.

С учетом указанных зависимостей коэффициент усиления на верхних частотах

,

где _В = _/(1+_б ₀)+R_к.н(С_вых.т+С_н) - постоянная времени усилительного каскада в области верхних частот.

Выходная емкость транзистора в схеме с ОЭ можно найти по аналогии с R_вых.т:

X_Cвых=X_Cк*(1+ _б ₀),

откуда

С_вых.т=С^*_к/(1+ _б ₀)=С_к(₀+1)/ (1+ _б ₀).

Таким образом:

_В = _/(1+_б ₀)+R_к.н(С^*_к/(1+ _б ₀)+С_н)

АЧХ усилителя в области верхних частот

M_B()= ,

а ФЧХ - дополнительный сдвиг фазы:

_B()= – arctg(_B)

С ростом частоты _B K_uB0 , а  _B() – /2

Верхняя граничная частота _B=1/_В зависит от параметров транзистора (_=1/2f_=(h_21Э+1)/2f _h21Э; C_k; r_б ), его режима (r_э.диф , т.е. _б) и параметров нагрузки (С_н, R_н ). Более высокочастотный транзистор (с высокой f _h21Э) обеспечивает большую верхнюю граничную частоту f_B.

6.2.5.Ачх и фчх каскада с оэ

Выражение для комплексного коэффициента усиления во всей полосе частот

K_uo(j)= .

На некоторой “средней” частоте коэффициент усиления достигает максимального значения K_uo, а фазовый сдвиг 180, т.е. дополнительный сдвиг равен 0:

₀_B – 1/_н = 0

₀=1/_B_н=_B_н

Это частота квазирезонанса - среднегеометрическое значение граничных частот:

Полоса пропускания усилительного каскада определяется граничными частотами, на которых М_н=М_B=1/ =0.707

_н=1/_н _B=1/_B.

Дополнительный сдвиг фазы на границах этой полосы составляет +45⁰ и -45⁰.

Анализ работы усилительного каскада с об

С_б - блокирующий на общую шину конденсатор.

Коэффициент усиления по напряжению

Представляя транзистор как управляемый генератор тока I₂=h_21БI_э, получим формулу для коэффициента усиления по напряжению. На средних частотах

K_uo=

Входное сопротивление транзистора:

R_вх.т.об = h_11б = .

h_11б=r_э.диф+(1– h_21б)r_б

В схеме с ОБ R_вх.т. в h_21э+1 раз меньше, чем в схеме с ОЭ: h_11б= h_11э /(h_21э+1) и составляет десятки Ом.

Выходное сопротивление транзистора:

R_вых.т= r_к.диф(1-_эh_21б).

Здесь _э=r_б/( r_б+ r_э.диф) - коэффициент токораспределения тока коллектора в цепь эмиттера.

Итак,

K_uo= .

Если принять K_uo=U_вых/U_r , то

K_uo= .

Усиление происходит без сдвига фазы. Коэффициент усиления можно получить высоким, если R_r0, а R_к.н. велико. Если же нагрузка низкоомная, например, вход другого каскада с ОБ, то K_uo<1.

При R_r=0 оба каскада (с ОБ и с ОЭ) дают одинаковое усиление.