2015-08-21
1804
каскад с ОЭ имеет максимальный коэффициент передачи по мощности 
.
Если входного сигнала нет, то каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора 
задается ток покоя базы 
. Ток покоя коллектора 
. Напряжение коллектор-эмиттер покоя 
. В режиме покоя напряжение 
составляет десятки и сотни мВ (обычно 0,5…0,8 В). При подаче на вход положительной полу-волны синусоидального сигнала будет возрастать ток базы, а, следова-тельно, и ток коллектора. В результате напряжение на 
возрастет, а напряжение на коллекторе уменьшится, т.е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОЭ осуществляет инверсию фазы входного сигнала на 
.
Полная электрическая схема усилительного каскада с ОЭ приведена на рис.2.11.
В отличие от ранее рассмотренного каскада (рис.2.9) здесь применена эмитерная схема термостабилизации (
), обеспечивающая лучшую стабильность режима покоя. Конденсатор 
необходим для шунтирования 
с целью соединения эмиттера транзистора с общим проводом на частотах сигнала.
Приведем эквивалентную схему каскада для частот сигнала (рис.2.12).
С целью упрощения анализа каскада выделяют на АЧХ области НЧ, СЧ и ВЧ (см. рис.2.2), и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.
Эквивалентная схема каскада в области СЧ приведена на рисунке 2.13.
Как видно, эта схема не содержит реактивных элементов, т.к. в области СЧ влиянием на АЧХ разделительных (
) и блокировочных () емкостей уже можно пренебречь, а влияние инерционности БТ и 
еще незначительно.
Проведя анализ схемы, найдем, что 
, где 
;
, где 
; 
.
Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора 
много меньше 
и 
. Это условие (если не будет оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на БТ. Такое допущение справедливо потому, что БТ является токовым прибором и особенно эффективен при работе на низкоомную нагрузку.
Эквивалентная схема каскада в области ВЧ приведена на рисунке 2.14.
Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием инерционности транзистора и емкости .
Проведя анализ согласно методике раздела 2.4, получим выражение для коэффициента передачи каскада в области ВЧ: 
,
где 
- постоянная времени каскада в области ВЧ.
Постоянную времени каскада для удобства анализа представим так:где 
- постоянная времени транзистора (
), 
- постоянная времени выходной цепи транзистора, 
- постоянная времени нагрузки, 
.
Входную проводимость представим в виде: 
,где 
- входная динамическая емкость каскада,
.
Выходная проводимость определится как 
,
где 
- выходная емкость каскада, 
.
Выражения для относительного коэффициента передачи 
и коэффициента частотных искажений 
в комментариях не нуждаются:
, 
, 
, 
,
По приведенным выражениям строится АЧХ и ФЧХ каскада в области ВЧ.
Связь коэффициента частотных искажений и 
выражается как
.
В n-каскадном усилителе с одинаковыми каскадами наблюдается эффект сужения полосы рабочих частот, который можно скомпенсировать увеличением верхней граничной частоты каскадов 
до 
.
Эквивалентная схема каскада в области НЧ приведена на рис 2.15.
Поведение АЧХ в этой области определяется влиянием разделительных () и блокировочных () емкостей.
Влияние этих емкостей на коэффициент частотных искажений в области НЧ 
каскада можно определить отдельно, используя принцип суперпозиции. Общий коэффициент частотных искажений в области НЧ определится как 
,
где N - число цепей формирующих АЧХ в области НЧ.
Рассмотрим влияние 
на АЧХ каскада. Проведя анализ согласно методике раздела 2.4, получим выражение для коэффициента передачи в области НЧ: 
,
где 
- постоянная времени разделительной цепи в области НЧ.
Постоянная времени разделительных цепей в общем случае может быть определена по формуле 
,
где 
- эквивалентное сопротивление, стоящее слева от 
(обычно это выходное сопротивление предыдущего каскада или внутреннее сопроти-вление источника сигнала), 
- эквивалентное сопротивление, стоящее справа от (обычно это входное сопротивление следующего каскада или сопротивление нагрузки).
Для рассматриваемой цепи постоянная времени равна: 
.
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений в области НЧ таковы: 
, 
, 
,
, 
и в комментариях не нуждаются. По этим выражениям оценивается влияние конкретной цепи на АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ.
Связь между коэффициентом частотных искажений и нижней граничной частотой выражается формулой
.
Аналогичным образом учитывается влияние других разделительных и блокировочных цепей, только для блокировочной эмиттерной цепи постоянная времени приблизительно оценивается величиной 
т.к. сопротивление БТ со стороны эмиттера приблизительно равно 
(см. подраздел 2.4.1), а влиянием в большинстве случаев можно пренебречь, т.к. обычно << .
Результирующую АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ можно построить, используя уже упоминавшийся принцип суперпозиции.
В n-каскадном усилителе с одинаковыми каскадами наблюдается эффект сужения полосы рабочих частот, который в области НЧ можно скомпенсировать уменьшением нижней граничной частоты каскадов до 
.
| ОЭ | ОБ | ОК | |
| Rвх | сотни Ом | ед-деятки Ом | ед кОм |
| Rвых | ед кОм | ед кОм | ед-десятки Ом |
| Ku | >>1 | >>1 | <<1 |
| KI | >>1 | ≤1 | >>1 |
| Kp | Ku KI | ≈ Ku | ≈ KI |
