Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 13
Текст из файла (страница 13)
На граничной чистоте передачи токо в схеме с общим эмиттером ймэД) =1. При этом ~гр=йааэ1ла. (4.7) В справочниках обычно приводят значение параметра Ймэ()) для обусловленной частоты 1; очевидно, что при этом ~.р=~й .В (4.8) Например, для транзистора КТ345Б указывается, что на частоте 100 МГц модуль коэффициента усиления тока в схеме с ОЭ равен 3,5, очевидно, что при этих данных 1эр=100 3,5=350 МГц. ' Проводимость прямой передачи уа1,(1) зависит от частоты подобным же образом, но частота, соответствующая уменьшению Ум (1) в)Г 2 Раз, т.
е. 1рм, в несколько Раз пРевышает 1лм, оставаясь меньшей ),р. Ориентировочно можно принять, что арал=)')лаэ)гр=1лаэ1 Йма. (4.9) Следует помнить, что зависимости ймэ(() и ум.(1) справедливы при )лэ„=О; при )гг,ФО сказывается влияние емкости коллектор- ного перехода С, (рнс. 4,5, а). Частота (лд зависят от параметров Гб'э и Сб э (4.10) аа = 1/2 П Сб'э Гб' э' а ЧаСтста (рж ЗаВИСИт ЕЩЕ И От Г'б там = (Г б+ Гб э )/(2п Сб э Г б Гб э) = 1л аэ (1+ Гб и Г ь) (4.11) Етакость С, во много раз меньше Сб „но она находится под более высоким напряжением иб = иб,— иаэ= иб'э ( — 5эиб'эйа) = =иб'(1+ЯЯа), где 5, — внутренняя проводимость прямой пере- 3* 67 дачи, и поэтому потребляемый С ток сравним с током через Сб., и заметнее влияет (при )с.чьО) на частоту ~„;а —.
Для удоб. ства объединяя их в одну емкость Се, которую назовем общей шунтирующей. Так как напряжение иб к в (1+5Як) раз больше напряжения иб „то при пересчете емкости С, в точки б' и э при га а а б' к г' э к гг а) ~эг д' у б) Рис. 4 5, Нканаанснтные схемы каскада с ОН сохранении прежнего значения потребляемого тока следует увеличить С, в (1+5Я.) раз. Тогда общая эквивалентная емкость, шунтирующая сопротивление гб „составит С =Се э+(1+5, йк) Скж Сб,+5, Р„Ск. (4,12) Поскольку в такой эквивалентной цепи присутствует один реактивный параметр, то передаточная функция каскада с ОЭ содержит один полюс.
Для определения частоты полюса, одновременно равного частоте ),,г — целесообразно объединить сопротивления Я,+г'б и гг;„заменив источник ЭДС источником тока и перейдя от мгновенных значений к амплитудным (рис. 4.5, б). В этих условиях задающий ток ~э т Ег гэ)() г+ г б) (4.!3) Очевидно, что при повышении частоты уменьшается сопротивление емкости Сб и в результате уменьшаются напряжение ()б ток 5;()б эт, выходное напряжение ()кэт и сквозной коэффициент усиления ()~~т/Еггк, так как ()~~~ )эк)кт )хк5с()б'эт изменяется по тому же закону, что и напряжение ()б на емкости Се, т.
е, между точками б', э (при этом амплитуда ЭДС Ег принимается неизменной на всех частотах). Из эквивалентной схемы на рис. 4.5,б следует, что 1)1г + г'б) 1 ! ) )ээк + 1 З гг 1 Сэ) 66 где /хан = ()хе+ г б) !в э/(/хе+1 б+ гвэ) (4.15) Пр!! 2ц/г э 1// э„общая проводимость у оказывается в 1 2 раз больше, чем 1//х.к, а напряжение (/е',и меньше его значения при / О, откуда следует, что частота /,у;, совпадающая с частотой полюса, ! )(г+ г в+ гб'э 2гг зн (Сн,, + б~ Нн С„) ()1„+ г'в) гв,, При /р„=О и )ге=О частота / —;- достигает максимального значения, равного /э21 (формула (4.11)]. Емкость коллекторного перехода увеличивает общую шунтврующую емкость Сэ и снижает частоту / —. Кроме того, поскольку существуют два пути ви2 прямой передачи сигнала: через зависимый нсточнин о;(уэ,, и через емкость С„(рнс.
45,а), транзистор, включенный по схеме с ОЭ, эквивалентен неминимально-фазовой цепи. Действительно, в операторной форме ток 1„равен разности 1чт(Р)=э (гэ'э (Р) 1сн (Р) причем ток 1сн,(Р) — РСк[116 э (Р) (1„,„,(р)1 протекает через емкость С„(рис. 4.б,а) от точки б' к точке к. Имея в виду. что Уьэ (Р) = — гх' 1к (Р) и исключая в этих уравнениях 1„(Р) и 1скм(Р), находим передаточную функцию напряжения от точек б' — э к точкам к — э: (гээ ю (Р) (бг — РСн) )!н Р(Р) = (1б'э (Р) ! + РСн)1„ Поскольку вещественная часть нуля данной передаточной функции л= =С„/5, положительна, т.
е. нуль рвсположен в правой полуплосности (!), то рассмотренная цепь действительно оказывается иемннимально-фазовой, что в значительной степени затрудняет обеспечение устойчивости в области весьма высоких частот и препятствует получению глубокой ОС при широкой полосе частот, а зто и требуется для усилителей систем многоканальной связи прн большом числе каналов.
Разрабатывая такого рода усилитель, следует добиваться снижения той составляющей монтажной емкости, которая шунтирует промежуток между точками б — к. Входное сопротивление каскада с ОЭ весьма просто выражается через Й-параметры транзистора, входящие в следующую систему уравнений (при /-ьО): (/баю =Йма/ат+Йгеэ (/нею! /ьт =Йюа/ню+Йш э (/кэгн (4 )т) Если пренебречь слабо влияющим параметром Й„„не приводимым в справочниках, то /(„=(/аэы(//б ю = Йхт э (4.18) причем, как видно из рис. 4.5,а (при /-+-0), Йгх э = г в+ Го'э.
(4.19) При повышении частоты из-за шунтирования ге, емкостью Сэ входное сопротивление уменьшается, стремясь к г'о (рис, 4.5): гны((1)юС ) ~вх=г а-г гб, + (1! юСэ 69 ~бг (бэ21 Рис. б 6. Частотная хврнктсрпстика вхоя'хбг бгг гб» ггг ~(~эбб ного сопротивления с ОЭ (гкэ нг б'э гэ огг ~Г б'з ~г ~~н изб э ггн — (4.23) т Ег зг Рт+ гб+ гб э Рг+ ам э при этом коэффициент усиления 7( =(7(б)л„=о =, = '' " . (4.24) Г б+ Гб'з ам э Эквивалентные схемы на рис. 4.5 с достаточной для практики точностью описывают поведение транзистора в диапазоне частот от нуля до (0,5 ...
0,7) [,р. Для области нижних частот (О ... 0,1(хяб) более удобной является эквивалентная схема, ие содержащая емкостей Сб, и С„что позволяет объединить сопротивления г'б+ +гб з=йббэ=[/убб. (рис. 4.7,а). Кроме того, за напряжение, управляющее зависимым источником тока, принимается существующее На ВХОДЕ, т. Е. На баЗЕ Убэтэ Прн ЗаМЕНЕ ПараМЕтра Яб ПрОВОди- "г бт кт Гг 1 3 3 3 а! Я Рггс. б.т. Эквивалентные схемы биполярного транзистора лля области нижних частот г'б + 'б з + 1 ы [Сб'э + (1 + об ген) Ск[ г'б гб э — (4.20) 1 + 1 эб [Сгб,, + (1 + аг Рн) Сн[ гб,э Функция 2 (р) содержит полюс и нуль с частотами гн эх 2бт [Сбэ + ( + об нн Сн)) гб з 2 я Сз го э ' — (4.21) 2п [Сб'э+ (1+ЬбРн) Ск) г'бгсзз б, г'б гг которые соответственно меньше (зтг и (кхб. Входное сопротивление носит емкостный характер, но при ) -0 и [ — оо оно оказывается аКтИВНЫМ И раВНЫМ Г'б+Гб э=йи, и г'б.
Поскольку входное сопротивление каскада (при )-з-0) известно„ то можно найти сквозной коэффн. циент усиления каскада с ОЭ (рис. 4.5пэ): аеРбдачи Ум„что вытекает из системы У-паРа- достаю прямой метров: гб и Уив(гав вг+ Ума на вг 7н гв = Ум в (уб в т+Уавв (уна вх.
РИС. 4.5га Уб ~ =Уб, ГбЬЯГб+Гб,) И 3, (4,25) (4.26) хгб'в е= Так как согласно = уааа(убае, то (4.28) (4.29) (4.30) (4.31) .Ч. ""'('б+'б.) нмалц (4.27) гб'а б'в При включении по схеме с ОЗ проводимость обратной передачи Уке при 1-«0 становится вещественной и практически не сказывается на работе каскада, Нередко пренебрегают влиянием и выходной проводимости уаае при У,ы=О равной Йаа (рис. 4.7,б), Сравнивая (4.17), (4.19) с (4.25), (4.26), несложно заметить, что при уы,— -0 и ЬМ,=О (рис.
4.7,б) Ум а = 1Аг а Ум а = йм вАа а 5,. =Ь„,~„зв Увв а ав а' А если Л~«0, то (уна,— «О и (4.32) Козффициент усиления К=и„,„7и„.=У,Л.=й„,г„А„, (4.33) Ка = Ке нггЕг и = Ума ЬГнг (1 + Ума ггг) = йм в ангг(7гг+ йп в) (4 3 1) Выходное сопротивление, как видно из рис. 4,5а, от частоты ЗаВИСИт ДОВОЛЬНО СЛОЖНО; ПРаКтИЧЕСКИ, ПОСКОЛЬКУ Х.внх»Л., Эта зависимость не представляет интереса. Нелинейные искажения, возникающие за счет нелинейности характеристик 1в (ивэ ), (к(иаэ), (э ((аэ ), зависят от амплитуды сигнала (который условимся считать гармоническим) и от сопротивлений Я„и Я„, При )г„((17,„напряжение на входе транзистора (Рис. 4.2) ибх=е,— )г,1б можно пРинЯть Равным е,.
ПРи гаРмоническом иб,=ег характер искажений был рассмотрен в 5 2.7 (рис. 225), где отмечалось, что при неравных размахах выходного тока существуют четные гармоники, из которых особенно заметна втоРая; при этом коэффициент гармоник велик. же ггг)) Лвх, то 16 = ах/(гхг+ ххах) ег!Аг и в этом случае транзистор возбуждается гармоническим током. для установления характера нелинейных искажений следует обратиться к зависимости 1к=)(1а ) (рис.
4.8), из которой видно, что и при %»йвх Размахи выходного тока значительно отличаются, значит, велик коэффициент гармоник; но здесь положительный размах тока, в отличие от рис, 2.25, меньше отрицательного, а это свидетель- 71 ствует о противоположном знаке фазы второй гармоники по сравнению с рис. 2.25. При постепенном изменении экг резкое изменение фазы второй гармоники на 180' возможно только при некотором значении эк',=.(с',,рь когда 1, 2=0, а коэффициент гармоник минимален (рис.
4.9). Интересно, что по данным эксперимента )кг,рг= =эх„. В среднем уровень нелинейных искажений каскада ОЭ велик,(2, ы может доходить до 5 ... 1Оп)п. Апв и тки 7/2 ппкп Рис. 4ил Зависнппоста коэффициента гармоник от сопротивления источника сигнала Для каскалон с ОЭ, ОБ, ОК Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
