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.
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.
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
Mн +=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
Kв = Ко , (3.6)
(1+ 2tpF )2 вв
коэффициент частотных искажений
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.