Частотные характеристики

Проведём анализ зависимости от частоты входного сигнала. Общий вид амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя с RC связями показан на рис. 3.4. Для упрощения анализа будем рассматривать отдельно области низких (область 1 на рис. 3.4), средних (область 2) и высоких (область 3) частот. Анализ для средних частот проведён ранее.

Рис. 3.4. Общий вид АЧХ усилителя с RC связями

В

Рис.17

области низких частот поведение в зависимости от частоты определяется разделительными конденсаторами , и блокирующим конденсатором в цепи эмиттера.

Проведём анализ частотной характеристики усилителя с учётом этих конденсаторов. Для этого воспользуемся сразу соотношениями (3.6) и (3.8), которые запишем с учётом и . В этом случае необходимо заменить на , а на . При этом

, (3.9)

, (3.10)

где , , а

рад/c,

рад/c, (3.10а)

и – частоты, определяемые постоянными времени перезарядки конденсаторов и .

, (3.11)

. (3.12)

Производя перемножение в знаменателе (3.10) и отбрасывая малые члены, можно представить в виде

, (3.13)

где – граничная частота, на которой модуль коэффициента усиления напряжения уменьшается в раз по сравнению с его значением на средних частотах. В расчётных формулах иногда встречается также предельная частота усиления , при которой модуль коэффициента усиления напряжения уменьшается до единицы.

Влияние блокирующего конденсатора в цепи эмиттера оценим, считая и . Сделанное допущение значительно сокращает вычисления, позволяя в то же время выяснить роль .

При учёте в матрице (3.1) необходимо заменить на . При этом выражения для , и можно представить в том же виде, что и без учёта (выражения (3.4), (3.6) и (3.8) соответственно), заменив на . Для , например, получим

, (3.14)

где – входное сопротивление транзистора при включении с общим эмиттером.

Сравнивая это выражение с выражением (3.10), можно отметить, что для того, чтобы влияние на поведение амплитудно-частотной характеристики усилителя было сравнимо с влиянием и , ёмкость при прочих равных условиях должна быть значительно больше, чем переходные ёмкости и , так как

и .

Если в знаменателе выражения для пренебречь 1, то согласно (3.14) модуль можно представить в виде

,

где рад/с.

Т.е. подобно и , можно ввести , которая будет характеризовать завал амплитудно-частотной характеристики усилителя, обусловленный конечной величиной ёмкости конденсатора .

В области высоких частот поведение определяется инерционностью транзистора, связанной с диффузионными процессами в базе ( ) и влиянием собственных ёмкостей транзистора и . При этом , причём при источнике тока на входе и высшая граничная частота , а при источнике ЭДС на входе .

3. Описание установки

Рис. 3.5. Принципиальная схема установки

Измерения производятся на установке, принципиальная схема которой показана на рис. 3.5. На вход усилителя от генератора низкой частоты подаётся переменное напряжение. Переключатель П1 позволяет изменять сопротивления делителя, задающего начальное смещение на базу транзистора. Выключатель Вк1 позволяет шунтировать сопротивление конденсатором . Сопротивление нагрузки изменяется переключателем П2. Сигнал на вход усилителя можно подавать либо через известное сопротивление, либо, закоротив клеммы сопротивления, непосредственно. Выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении нагрузки, измеряется вольтметром с высоким входным сопротивлением. Номиналы элементов указаны на стенде.