Усилители. Транзистор, как линейный усилитель. Реальные схемы каскадов усиления. Обратные связи в усилителях, страница 5

Аналогично вводят параметры  и  для схемы с общей базой (). Пишут . Найдём связь между введёнными параметрами. Поскольку , то . Отсюда . В справочниках по транзисторам приводятся частоты  и . Это частоты, на которых коэффициенты передачи тока  и  уменьшаются в  раз за счёт инерции транзистора. Иногда приводится частота , на которой  (частота единичного усиления). Это равенство реализуется, когда  (), поэтому . Различают транзисторы низкочастотные ( гц), высокочастотные () и СВЧ ( и больше).

6.3.7. Анализ каскада ШУ на высоких частотах.

Изобразим опять схему каскада, добавив три новых конденсатора  и , рис. 6.17. В них включены все возможные ёмкости, монтажа, переходов и пр. Вот и появились новые интегрирующие цепочки. Постараемся упростить схему. В этом диапазоне частот мы можем не учитывать конденсаторы  и  дифференцирующих цепочек. Не будем также учитывать  и , поскольку они включены параллельно входу. Эти элементы всегда можно учесть отдельно вместе с сопротивлением генератора. Их роль ясна.

Рисуем эквивалентную схему, рис. 6.18. Здесь мы добавили ещё ёмкость  входного перехода и ввели , как суммарную ёмкость параллельную нагрузке. Введём обозначения: ;; ; . Теперь мы учитываем и инерцию транзистора, считая . Имеем три независимых контура. Вводим три тока, указанных на рисунке, и пишем систему уравнений.             ;

                      ;

                          .

Из последнего уравнения выражаем  и подставляем во второе. Получаем связь входного и выходного токов. .

, где , т.к. . Из первого уравнения . Отсюда . Поскольку , то коэффициент усиления . Наконец, прямо из эквивалентной схемы, можно приближённо выразить  (здесь ).

В итоге мы получили формулы, как для средних частот, только  и все сопротивления (кроме ) теперь стали комплексные, стали функциями частоты. Модули всех этих комплексных величин уменьшаются с ростом частоты, стремясь к нулю, но каждая зависит от своего параметра. Имеем 4 постоянные времени:  и . Всё определяет их соотношение. Надо постараться выделить главные, наибольшие.

Приведём некоторые оценки:  ф,   ом,   сек.;  ф,  ком,  сек.;  ф,  ком,  сек.  зависит от типа транзистора и меняется в широких пределах. Обычно  и  самые маленькие, если транзистор выбран правильно. Остаются два главных параметра,  и . Выясним прежде всего их влияние порознь.

1.  Влияние ёмкости нагрузки . В учебниках чаще всего рассматривают именно эту типичную ситуацию, когда наибольшей является . Она определяет верхнюю граничную частоту и общую полосу пропускания. Итак, учитываем только ёмкость  и считаем . Все остальные величины  - вещественны (). Имеем одну интегрирующую цепочку на выходе каскада. Подставляя нужные величины в формулы, будем иметь:  ; ; , если .

Теперь  при . Частота  есть верхняя граничная частота полосы пропускания на уровне 0,71. Если неравномерность характеристики на высоких частотах  имеет другое значение, то .Хотя слабая зависимость  от частоты существует ( при ), но в полосе пропускания () она практически не проявляется и её можно не учитывать. Выходное сопротивление уменьшается с ростом частоты.

2. Влияние ёмкости . Пусть. . Все остальные величины () - вещественны. Имеем одну интегрирующую цепочку. Вычисления дают:, где . . , где . ; .

Все вычисленные величины стали комплексны и их модули убывают с ростом частоты, но эффективные постоянные времени, описывающие это убывание (), оказываются много меньше . Сама постоянная  в формулы не входит. В результате, влияние интегрирующей цепочки с ёмкостью  значительно ослаблено. Проиллюстрируем это на простом примере. Пусть . Тогда: . Влияние  никак не проявилось, как будто её нет. Входное сопротивление уменьшается с ростом частоты, стремясь к значению . Структура формулы позволяет нарисовать эквивалентную схему входной цепи, изображённую на рис. 6.19. Во входной цепи появилась ёмкость  за счёт .

3. Рассмотрим отдельно влияние инерции транзистора. Никаких конденсаторов теперь нет, все сопротивления вещественны. Вычислим параметры каскада. ;  . . . , где .