Коэффициент усиления по току

Kio=Iн/Ir=Rrh21эRвых/(Rr+Rвх)(Rвых+Rн)

Множитель Rr/(Rr+Rвх) учитывает потери тока во входной цепи, а второй Rвых/(Rвых+Rвх) – в выходной цепи. Видно, что коэффициент Kio<h21э и достигает максимума в режиме короткого замыкания по входу Rвх®0 и выходу Rн®0.

 

6.2.3.Работа каскада в области нижних частот

С понижением частоты колебаний входного сигнала возрастает реактивное сопротивление разделительных и блокировочного конденсаторов.

Цепи С1,Rвх и С2,Rн образуют делители напряжения, а цепь Сэh11б образует элемент ООС по току

Эти цепи уменьшают коэффициент усиления, а также создают дополнительный фазовый сдвиг напряжения в сторону опережения. Действия этих трех цепочек можно заменить одной эквивалентной цепью с постоянной времени в области нижних частот tн:

1/tн=1/tн.вх+1/tн.э+1/tн.вых

 

Коэффициент усиления на низких частотах

K(jw)= Kuo/(1+1/jwtн)

АЧХ каскада в области нижних частот

 

Mн(w)=.

Зависимость дополнительного сдвига фазы от частоты

Djн(w)=arctg (1/wtн)

Нижняя граничная частота, на которой усиление падает в Ö2 раз, wн=1/tн, а дополнительный фазовый сдвиг Djн(wн)=p/4

При w®0 Kuн®0 , а сдвиг Djн®p/2

Таким образом, для обеспечения заданной частоты wн необходимо выбирать

tн=1/wн

Расширение полосы усилителя в области нижних частот достигается за счет увеличения емкостей С1, С2, Сэ. Емкость Сэ шунтирует малое сопротивление

(rэ.диф+(rб+Rr)/(h21э+1)) || Rэ

поэтому величина Сэ должна быть значительно больше С1 и С2.

 

6.2.4.Работа каскада в области верхних частот

С повышением частоты сигнала сказываются изменения коэффициента

h21э(jw)=b0/(1+jwtb)

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

.

Оба эти фактора приводят:

· к уменьшению Uвых ,т.е. коэффициента усиления на верхних частотах;

· к дополнительному сдвигу фазы выходного напряжения в сторону запаздывания: ток Iк отстает от тока Iб, а Uвых запаздывает относительно тока Iк.

На верхних частотах из-за изменения h21э уменьшается входное сопротивление транзистора, притом оно носит комплексный характер:

Zвх.т=gб+(b0/(1+jwtb)+1)rэ.диф.

В пределе при w®¥ Zвх.т®rб+rэ.диф.

С учетом указанных зависимостей коэффициент усиления на верхних частотах

 

,

где tВ = tb/(1+gб b0)+Rк.нвых.тн) - постоянная времени усилительного каскада в области верхних частот.

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

XCвых=XCк*(1+ gб b0),

откуда

Свых.т*к/(1+ gб b0)=Ск(b0+1)/ (1+ gб b0).

Таким образом:

tВ = tb/(1+gб b0)+Rк.н*к/(1+ gб b0)+Сн)

АЧХ усилителя в области верхних частот

MB(w)=,

а ФЧХ - дополнительный сдвиг фазы:

DjB(w)= – arctg(wtB)

С ростом частоты wB®¥ KuB®0 , а Dj B(w)® – p/2

Верхняя граничная частота wB=1/tВ зависит от параметров транзистора (tb=1/2pfb=(h21Э+1)/2pf h21Э; Ck; rб ), его режима (rэ.диф , т.е. gб) и параметров нагрузки (Сн, Rн ). Более высокочастотный транзистор (с высокой f h21Э) обеспечивает большую верхнюю граничную частоту fB.

 

6.2.5.АЧХ и ФЧХ каскада с ОЭ

Выражение для комплексного коэффициента усиления во всей полосе частот

 

Kuo(jw)=.

 

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

w0tB – 1/wtн = 0

w0=1/ÖtBtн=ÖwBwн

Это частота квазирезонанса - среднегеометрическое значение граничных частот:

 

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

wн=1/tн wB=1/tB.

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