- •Методические указания
- •Лабораторная работа №1 Исследование диодов, биполярных и полевых транзисторов
- •Лабораторная работа №2 Исследование каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
- •Требования к каскадам и режим работы
- •Резисторный каскад Применение, принципиальные и эквивалентные схемы
- •Характеристики и расчетные формулы резисторного каскада
- •Расчетные формулы каскада в области средних частот.
- •Расчет транзисторного резисторного каскада
- •Лабораторная работа №3 Исследование каскада предварительного усиления на полевом транзисторе
- •Лабораторная работа №4 Исследование эмиттерного повторителя
- •2.Домашнее задание и методическое указание
- •3.Содержание отчета
- •Библиографический список
- •Методические указания
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Характеристики и расчетные формулы резисторного каскада
При подаче на вход резисторного каскада напряжения сигнала неизменной амплитуды, но
Рис. 3. Обобщенные эквивалентные схемы резисторных каскадов с электронной лампой или полевым транзистором.
различных частот ЭДС генератора Ег остается неизменной, так как транзистора в рабочем диапазоне частот усилительного элемента почти не меняется; напряжение на выходе каскада UВых или на переходе база—эмиттер следующего транзистора Uп.cл будет изменяться, так как на разных частотах диапазона сопротивления емкостей С и С0, различны. Так, с понижением частоты сигнала сопротивление конденсатора межкаскадной связи, включенного последовательно с выходными зажимами схемы, возрастает, а падение напряжения сигнала на нем увеличивается, вследствие чего выходное напряжение резисторного каскада и его (коэффициент усиления на нижних частотах уменьшаются. С повышением частоты выходное напряжение и коэффициент усиления уменьшаются из-за уменьшения сопротивления емкости С0, подключенной к выходным зажимам.
Для того чтобы коэффициент усиления резисторного каскада в рабочем диапазоне частот сохранялся почти постоянным, емкость конденсатора С берут настолько большой, чтобы она не очень уменьшала усиление на низшей частоте fн, а емкость Со стараются сделать столь малой, чтобы она не снижала заметно усиления каскада на верхней рабочей частоте fв. Поэтому в средней области частот конденсатор С обычно не влияет на частотную характеристику,
Рис. 4. Характеристики резисторного каскада: а – частотная; б – фазовая;
так как его сопротивление на этих частотах невелико и падение напряжения сигнала на нем ничтожно, а сопротивление емкости С0 на этих частотах еще очень велика ввиду малой ее величины, ток сигнала через нее ничтожен, и она, также не влияет на частотную характеристику каскада на средних частотах. Частотная и фазовая характеристики резисторного каскада изображены на рис. 4. Для анализа и вывода расчетных формул удобно всю область рабочих частот разделить на три участка: область нижних частот, в которой на усиление резисторного каскада влияет только конденсатор межкаскадной связи С, средних частот, где усиление практически постоянно, и область верхние частот, в которой на свойства каскада влияет столько емкость С0, нагружающая каскад. На этом основании полные эквивалентные схемы резисторного каскада, изображенные на рис. 4., можно преобразовать в более простые частные эквивалентные схемы для нижних, средних и верхних частот, состоящие только из элементов, которые влияют на свойства каскада в данной области частот. Это позволит еще более упростить анализ свойств и расчет каскада. Такое разделение частот и преобразование полной эквивалентной схемы в частные удобны при анализе усилительных каскадов с любой схемой межкаскадной связи, поэтому часто используются.
Так, удалив из схем рис. 3 С0, получим схемы для нижних частот; удалив С0 и закоротив С - для средних частот, а оставив С0 и закоротив С, получим схемы для верхних частот. Преобразованные таким образом и обобщенные схемы резисторного каскада на биполярном или полевом транзисторе. Для нижних, средних и верхних частот изображены на рис. 5.
Рис. 5. Преобразованные и обобщенные эквивалентные схемы резисторных каскадов: а — для нижних частот с эквивалентным генератором; б — для средних частот; в — для верхних частот с эквивалентным генератором.
На эквивалентной схеме для нижних частот рис. 5а использованы следующие обозначения: Uэкв.н и Rэкв.н — ЭДС и внутреннее сопротивление эквивалентного генератора для нижних частот:
;
, (2)
R0 — активная составляющая сопротивления цепи вправо от разделительного конденсатора С; на эквивалентной схеме для нижних частот R0 представляет собой сопротивление заменяемой цепи между точками А и В рис. 3. Из рисунков видно, что для транзисторного резисторного каскада:
,
т. е. R0 —активная составляющая входного сопротивления следующего каскада Rвх.сл. Хотя при такой замене на схеме исчезло напряжение Uп.сл, управляющее следующим транзистором, на ней осталось напряжение Uвых, пропорциональное исчезнувшему и совпадающее с ним по фазе, а следовательно, полученная в результате замены схема рис. 5а будет иметь те же частотные и фазовые характеристики, что и первоначально рассмотренная схема рис. 3а для транзисторного каскада.
На эквивалентной схеме для средних частот (рис. 5 б) R~-сопротивление нагрузки выходной цепи усилительного элементам переменному току,
, (3)
равное сопротивлению параллельного соединения резистора R нагрузки выходной цепи и сопротивлений всех других резисторов схемы, подключенных к нему параллельно (т. е. R0). Через Uэкв.в и Rэкв.в на рис. 5 в обозначены ЭДС и внутреннее сопротивление эквивалентного генератора для верхних частот:
;
. (4)
Следовательно, эквивалентные схемы рис. 5 справедливы как для резисторного каскада на биполярном транзисторе так и для резисторного каскада на полевом транзисторе, но входящие в них элементы имеют различные значения. Это позволяет вести анализ таких каскадов совместно.