Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 36
Текст из файла (страница 36)
нри введении в состав транзистора указанного сопротивления ",оисходит обмен передаточных свойств транзистора на частот,' е. В результате этого обмена граничная частота транзистора по ,утизпе увеличивается в Е„ раз, где Ечз= 1 +йгт!Д!. Аналогичные "менения происходят и с резистивной и емкостной составлягоши'и проводимостей ун н унь )7$ ",: Пример зОЛ. Оценить значение граничной частоты )з транзистора. у которого 'яуль козффпцнента передачи Ьз! ()') на частоте Г =200 МГц равен трем.
' нзистор обладает номинальным козффицнентом усиленна по току Ьз,э= !00 !сопротивлением ге=40 Ом. Транзистор работает при токе lк б мА. Регкение. В соответствии с ()О 5) вычисляем )з=О 020 200 )О'3/40 б !О-' '20 МГц. Пример 1005 Какое значение граничной частоты )зк имеет зквнвалевтныа трав. :анстор, если он образован нз рассмотренного в примере 10.1 транзнстора, в змнтвсрную непь которого включен резнстор )та=5 Омз Решенце. 1. В соответствии с (4.3) рак=5 1О з)(0026+40 5.10-з/100) ш0,18 См 2. Искомое значенае частоты )зз=(з(1+азкй!) 4 78.!Оз(1+0.18 ° 5) =!50 Мгн. Значение спада ез()л) зависит не только от типа транзистора (от его граничной частоты )з), но и от схемы его вклзочения, и н впервую очередь от того, какое сопротивление )х! присутствует в цепи его эмиттера. Каскад О)х обычно работает в условиях, когда в роли сопротивления )с! выступает относительно большое сопро -гивление нагрузки.
В связи с этим прн рассмотрении в соответствии с (10.14) общего спада нормированной АЧХ влиянием инер.щюнности транзисторов в каскадах ОК обычно пренебрегают, принимая ез((л) в этих каскадах нулевыми. Таким образом, считают, что ненулевые значения ез()л) могут иметь только каскады, в которых транзисторы включеньк по схея!е ОЗ или ОБ. В отличие от биполярного внутренняя структура полевого транзистора не содержит явно выраженного инерционного звена, поэтому можно считать, что полевой транзистор не имеет частотных ограничений по параметру крутизны (т=0, (а=со), т.
е. можно ч!ринятяь что он обладает практически безынерционным преобра зованием изменений входного напряжения в изменения выходного тока. Но в то же время, обладая невысоким значением крутизны Яа, полевой транзистор не способен на ВЧ создать зачетного усилеьп|я даже в условиях нулевого значения проводимости нагрузки, т. е. когда в схеме риг.
10.2, б в качестве цепи, преобрз- ЗУЮЩЕЙ ВЫХОДиой ТОК явна= пвзСЕ В ВЫХОДНОЕ НаПРЯЖЕННЕ Ранк выступает параллельное соединение емкостей С„и Сои. Коэф,фнписит УСИЛЕНИЯ К(!) =и, ./Раз В ЭТИХ УСЛОВИЯХ СтаНОВнтСЯ Раиным единнпе на частоте )=-5е/2п(С„+Сга). Значение вычисленной по последней формуле частоты обычно н принимается за грэ иичную частоту полевого транзистора (,а. В соответствии со сказанным н эквивалентной схемой рис. !0.2 У-параметры полевого транзистора для основной схемы его вкл!о ° чения (схемы ОИ) можно представить в следующем виде: )'и = Ю'и+ам(Сза+Сза); ) зз оозз+ зыСм :;ТВ.З.
ВЛИЯНИЕ ПАРАЗИТНЫХ ЕМКОСТЕЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ АЧХ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ ;;;:: Любая электрическая цепь обладает паразптцыми емкостями :р. шунтируюццсми пути прохождения сигналов. Проводимости их емкостей на высоких частотах становятся большими, соизме"мыми с резистивными составляющими а... шунтпруемых цепей. :",результате на этих частотах эффективность преобразования выдных токов транзисторов и выходные сигнальные напряжения "азывается заниженной и частотно-зависимой. Частотная харакрисгика полной проводимости У„цепи. состоящей из лвух па"ллельно включенных ветвей, одна из которых является резисной проводимостью д,„„, а другая — конденсатором с емкостью т» определяется соотношениями )'» = и,, + /с»С„= д;„, (1+ / с»); (10.7 а) !'» — //рщ~)~'1+(мхи)' = Еркр)' 1+(Д/ср)'.
(!О 7 б) 'е т» = С»/и,»„— постоянная времени цепи, преобразусощей сигналь'е токи в напряжения; /»р=1/2пт» — частота среза экниваленг:го фильтра. Преобразование ток — напряжение. осуществляемоес "мощью проводимости У», эквивалентно прохождению сигнала рез фильтр нинсних частот с нормированной ЛЧХ вила М (/) = У./Ь-=-1/)'1+ (/// )'. (10.8 а) пад нормированной ЛЧХ (10.8а) вследствие частотной зависимо- 'и имиеданса нагрузки может быть охарактеризован значением е„(/) =. 1 — М,(/) = 1 — 1/)/1+ (///,р) = (///ср) /2.
(10.8 б) Полная паразптпая емкость, шунтнрующая выход У-го каскаили участка цепи, С»н = С»»к» + С»х»+с+ С», (10.9) е С, ° и — выходная емкость К-го каскада пли участка цепи; 'х»+! — входная емкость каскада или цепи, непосредственно слеющих за Ас-м кас!салом или у~свет!сом цепи; С» паразитиая ' кость монтажа. Проводимость д„,, А-го каскада пли участка 'Впи Асз»а и кв»» и+8»» р -!+к», (10.10) е д'.».
» — выходная активная проводимость /!/-го каскада или ветка цепи; Р,„»+! — входная активная проволнмость каскала Ли цепи, непосредственно слелующих за /с/-х! каскадом пли участрм цепи. На рис. 10.4 приведены эквивалентные схемы каскадов, отве"ющие типовым способам включения в и!Сх транзистора. Для !77 ! Ьм Я„ ры ра а,'мк) к Йх Рнс. а0.4 этих схем включення значение входной н выходной емкостей транзнстора может быть оценено с Помощью Формул: для схемы ОЭг (рнс. 10.4, а) С, = [1~2кУзка + С„(1 + даЯк)[/(1 + йгвйу); (10.1! я) Сама ж С„[1 -1- (га -1- )с,) да, [/(! + Ра,)1 ); (! 0.1 ! б) для схемы ОКг (рнс.
!0.4, б) Скх 1/2к~вга (1 ! Е~а1)зк) + Ск[(1 + йагЯтк)/(1 + айаг)зк)[~ (1(! 11 в) для схемы ОБ! (рнс. 10.4, о) С.м.:= С„[! + (ге+ Рта) дат~(1 + дтггт )[. (10.11 г) Пример ао.а. Для каскада с резисгивной нагрузкой Л,=-200 Ом (я.=-!Я =.5 Ю-а См), организованном на рассмотренном в примере !02 трпгаисторс с Йг -5 Ом н С„=! пФ, определить значение входной и вмтозиой счкости каскзч ' ирн !1,.==О. 178 «4:: Решение. В соответствия с (10,1! а) и (!0.110) аыч««ваяем искомые зиачення ей: 1««С„-11!Зв.78-10'40+10 — "!1-~-0,18.80011«!1+0,!В З)=ЗЗ оФ; Св»в=10 ~~(1+40 О,!8)У(! Ч 0,18 5) 4 3 иФ. -;:-Соотношения (10.11) получены в соответствии с эквивалентной ой рис. 10.2, а для частотного диапазона /~/а с учетом про" ения эффекта Миллера, при этом пренебрегалось комплексным " актером коэффициентов передачи. Кроме того, считалось, что 1/й«бв.
", Для полевого транзистора: "; для схемы ОИ! (рис. 10А, г) Свв Рм Свв/( 1 + у и/«у) + Сдв [ 1 + о»а!))в/( 1 + ~я«Яу) [ (10 1 1 д) (10.11 е) - для схемы ОСу (рис. 10А. д) С = Свв/(! + йа«й«в) + С [1 + да,/тув/(1 + да«Я„)[;(10.! 1 ж) , для схемы ОЗ 10.11 з) Св»» С«в 179 ( т, 'Обычно анализ передаточных свойств многокаскадных трактов ")лцествляют в последовательности от выходного каскада к вход"му. В этом случае значение входящей в (!0.9) емкости С,, 'ждого усилительного каскада с ОС должно вычисляться в усаиях накоро!ко замкнутых входных зажимов (Я,=-О) рассматваемого !ч'-го каскада, а Свв — с учетом проявления эффекта ' ллера в следующем %+1-м каскаде. Такой подход соответст. ет тому, что определение коэффициента передачи кан!дого касда предпола!ае! подключение к его входу источника напряже' н, т. е.
цепь с пулевым выходным сопротивлением /!.. Такой исчинк нейтрализует воздействие ОС на коэффициент усиления 'рез проходную емкость чранзистора, обусловливая нулевое зиа1ие петлевой передачи Т,„(0). В перечень (10.11) не вкл!очепы данные о выходной емкое!и ''емы ОК, так кзк при этом вкл!очепии транзнст««ра активная со" ".авля!ощая йв». его выходной ирою.!и«!ости насчолько большая, яО паразнтнач иыхотпая епкость С,», транзистора пс может окат ° какого-либо зза«егнщо щунтноующего влияния па д,, даже :::области высоких час!от.
По апалогичным соображениям н ука' иный перечень пе включены данные о п.,о!ной емкости схемы Б, у которой входная прово1имость такая же, кяк и выхотная роводнмость у схемы ОК. 1ОзЕ СУММАРНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В РЕЗИСТИВНОМ КАСКАДЕ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ Проведенный в $10.2 н 10.3 анализ показал, что спад АЧХ резистнвного каскада на биполярном транзисторе в области В>1 вызван наличием в структуре каскада лвух инерционных звеньев, одно нз которых находится внутри сатин.о транзистора, а второе--- вие его.
Постоянная времени т> первого инерционного звена определяет частотную зависимость крути. ны транзистора. Нормированная АЧХ этой зависимости определяет соотношение (10.76) Постоянная времени т„второго ннерцноп>ого звена характеризует согласно (!0.8) степень иунтнру>ощего влняш>я наразитной емкости С„на выходцу>о цепь каскада.
Оба ш>ерционных звена выступают практически как независимые цепи, в результате чего нормированную АЧХ А1(1) каскада в целом моягно представить н виде нроизвеленяя частотных функций (10.76) и (10.8), а именно М(Л = Л(в>(У) М> (У) = . —; (10.12 а) 1.>у .у 1+7 > Л! (~') —.- Л!>> (/') М„(7):, (10.12 6) ! 1 -( тг)> ф'!-' (ьт„)'-' На грани он>й частоте )з усилительном> тракта, гте г( — уро вень отсчета верхней границы полосы иронускання этого тракта. наблюдается спал е((з) ЛЧХ, значешщ которого для схем ОЭ в ОБ прн 1 ~)з можно оценить с помощью следу>ощего вытекающег > из (!0.126) соотно>ненни: (Я = 1 — М(> ) = 1 — Мву(Г) М,(У) а>в(7>) +ты(7>) (10!Зл) где ез()з).
е„()з) — спад нормированной ЛЧХ каскада на частоте 14 вследствие инерционности транзнсгора н и>унтирующего влив ния емкости С„ на проводимость гг,., П!унтирующее влияние паразитной емкости С, на выходную цепь каскада накладывает ограничения на выб>ор значения про воднмости е,„,. Из (10,76) еле>)ет, что для того, чтобы в резнг тинном каскаде спал Лс!Х не ирены>нал значения е„()з), необходимо, чтобы общая резнстивная составлшощая этой проводимое ти дм, была бы не менее чем а„ь2н!ВСЕ'2> Ю, (! 0.13 6) а для того, чтобы спад ЛЧХ в каскадах О.=> н ОБ в области ВЧ из-за инерционности транзнгтора не превышал ез(14), необходимо, чтобы транзистор обладал граничной частотой >з»>з>(1+ье>)>г)) е5()з) (10.13 в) 1ВО )г) — дополнительное сопротивление, включаемое в эмиттерную "' ь эквивалентного транзистора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
