Определение искажений усилительных каскадов. Линейные искажения. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики

Страницы работы

Содержание работы

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ

Форма усиливаемого гармонического сигнала на выходе усилителя может отличаться от формы на его входе по нескольким причинам. Это может проявляться по причине изменения коэффициента усиления и фазового сдвига выходного сигнала в пределах рабочего диапазона усиливаемых частот. В связи с этим частотные и фазовые искажения, возникающие в линейной электрической цепи, называются линейными. Искажения формы импульсных сигналов называются переходными. Искажения, появляющиеся изза нелинейности входных или проходных характеристик активных элементов,  носят название нелинейных. 

          3.1. Линейные искажения

          Как было показано в формуле 1.1 коэффициент усиления по напряжению характеризуется комплексной величиной. Поэтому количественная и качественная оценки его изменения достаточны сложны, в связи, с чем на практике используются отдельные зависимости модуля коэффициента усиления и фазового сдвига от частоты усиливаемого сигнала. Первая зависимость носит название амлитудно-частотной  (АЧХ) характеристики, а вторая – фазочастотной (ФЧХ). На рисунке 3.1 представлен вид данных характеристик, соответствующих каскадам с резистивно-емкостной связью.

 

          Рис.3.1. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики 

Количественный анализ этих зависимостей производится с помощью эквивалентных схем усилительных каскадов (Рис.3.2). Эти схемы составляются для выходной цепи каскада по переменному току при условии, что внутреннее сопротивление источника питания близко к нулю, а активный элемент также представлен одной из своих эквивалентных схем.

Рис3.2. Эквивалентные схемы каскадов с общим эмиттером и истоком

Анализ схем показывает, что частотные зависимости модуля коэффициента усиления и сдвига фазы  каскада на биполярном транзисторе определяется частотной зависимостью коэффициента передачи тока транзистора (2.5) и наличием в схеме емкостей. В каскаде на полевом транзисторе эти зависимости определяются только наличием в схеме емкостей. Если учесть, что значения емкостей различны  (Ср>>Сн), то можно найти значения коэффициента усиления и соответствующий им коэффициент частотных искажений для отдельных областей частот.

В области средних частот, где влияние емкостей незначительно, коэффициент усиления, называемый номинальным, равен

                                        SKo ⋅= RRнк⋅      ⋅=H 21   RRнк⋅                                       (3.1)

                                                                        RRнк+        H11 RRнк+

Так как в справочниках, как правило, приводится коэффициент передачи тока базы в некоторых пределах, то в расчете по формуле (3.1) используется его среднестатистическое значение, найденное по выражению (2.10).  В области низких частот на ход амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик оказывают влияние емкости разделительного конденсатора и конденсатора в цепи эмиттера (истока). Для данной области частот коэффициент усиления определяется выражением

К

                                        Kн =              о1         ,                                            (3.2)

1+

2(tpF )2 нн

           где tн = Ср (Rк + Rн) – постоянная каскада области низких частот.

Соответственно коэффициент частотных искажений

                                         +=1   2(tpF1    )2 ,                                             (3.3)

нн

               и фазовый сдвиг - j н = 1/ (2pFнtн).                                                   (3.4)

Дополнительно в этой области частот необходимо учитывать влияние емкости в цепи термостабилизации (автоматического смещения в схемах с общим истоком или катодом), поскольку за счет этих  цепей с уменьшением частоты проявляется действие местной отрицательной обратной связи с коэффициентом передачи b = Zэ /  R’к, где (Zэ = Rэ / (1+jwCэRэ)). В результате коэффициент низкочастотных искажений от действия этой цепи равен

                                                            1(++SR )2    2(pF C R )2

   Mнэ = (1+э 2pF C Rн )э2 э .    (3.5) н э э

Таким образом, общий коэффициент частотных искажений в области низких частот усилительного каскада определяется произведением коэффициентов Мнр (3.3) и Мнэ (3.5).

В области высоких частот в схемах на биполярных транзисторах основные показатели определяются выражениями: коэффициент усиления

                                                         =           Ко          ,                                               (3.6)

(1+ 2tpF )2 вв

коэффициент частотных искажений

Похожие материалы

Информация о работе