Усилитель оэ в области нижних частот. Влияние разделительных емкостей

h₁₂  0

Эквивалентная схема усилителя ОЭ с учетом С₁ и С₂

На НЧ: к = к()  var  на НЧ появляются линейные частотные искажения.

М() = к₀/к() – коэффициент частотных искажений, где

к₀ – коэффициент усиления на СЧ;

к() – текущее значение коэффициента.

R_вх = h₁₁||R_б

R_вых = R_к||1/h₂₂

е_вых = h₂₁*i_вх*R_вых

На входе усилителя и на выходе имеет место частотно-зависимый делитель напряжения, образованный С₁ и R_вх и С₂, R_н, R_вых.

U_вх’() = (е_г’*R_вх)/(R_г + R_вх + 1/jC₁)

i_б  i_вх = U’_вх/h₁₁

U’_н() = (е_вых’*R_н)/(R_вых + R_н + 1/jC₂) = (h₂₁* R_нэкв*i_б)/(1+1/ jC₂(R_вых + R_н))

K_u’() = U’_н/ U_вх’ = (h₂₁*R_вх* R_нэкв)/(h₁₁(R_г + R_вых + 1/jC₁)( 1+1/ jC₂(R_вых + R_н)))

R_нэкв = R_вых|| R_н

K_u’() = К_u0/((1 + 1/j₁) (1 + 1/j₂))

₁ = (R_г + R_вх)C₁ – постоянная времени входной цепи

₂ = (R_вых + R_н)С₂ – постоянная времени выходной цепи

К() =

М_н()- коэффициент частотных искажений на низких частотах

М_н() = = М_н(С₁)*М_н(С₂)

М_н^дб = М_н^дб(С₁) + М_н^дб(С₂)

Частотные искажения от разделительных элементов складываются (в дб). С₁ и С₂ выбираются исходя из допустимых частотных искажений на нижней частоте f_н.

Суммарное допустимое М_н обычно равномерно распределяется по элементам.

Если М_н^ = 3 дб, то М_н (С₁) = 1,5 дб; М_н (С₂) = 1, 5 дб.

Выбор с1 и с2

С₁ 

R’_вх = R_вх + R_г

С₂ 

R’_вых = R_вых + R_н

Учет влияния Сэ

Эквивалентная схема входной цепи с учетом С_э

е’_вх – эквивалентная входная ЭДС

R’_выхэ – выходное сопротивление усилителя со стороны эммитера

R’_выхэ = R_э||R_вых^ок

R_вых^ок = (R_г||h₁₁ + h₁₁)/(h₂₁ + 1)

_сэ = R’_выхэ*С_э

С_э 

М_н^дб = М_н^дб(С₁) + М_н^дб(С₂) + М_н^дб(С_э)

Влияние разделительных емкостей и блокирующих носит дифференцирующий характер на НЧ, когда f < f_н.

С уменьшением f частотные искажения M_н () увеличивается, а к(w) падает.

Усилитель оэ на вч Учет влияния выходных емкостей транзистора и нагрузки. Эквивалентная схема оэ на вч.

R_вх = h₁₁||R_б

R’_н = R_н||R_k||1/h₂₂

C₀ = С_кэ + С_м + С_н

С_кэ – выходная емкость транзистора коллектор-эмиттер;

С_м – емкость монтажа;

С_н – емкость нагрузки (эквивалентная).

С_вх = 0; С_{проходная} = 0.

На ВЧ к = к() и при возрастании  к() – уменьшается, потому что емкость С₀ подключена || нагрузке и при возрастании частоты X_со = 1/ С₀ уменьшается, следовательно полное сопротивление нагрузки уменьшается.

На ВЧ влияние емкостей носит интегрирующий характер.

U’_вых = h₂₁i_б’(R’_н||X’_co) = h₂₁i_б/(1+j С₀ R’_н)

_н = С₀*R’_н

к’_u() = к_u0/(1+j_н)

к() =

М_в(С₀) – коэффициент частотных искажений на ВЧ

М_в(С₀) = к₀/ к() =

С₀<<

С_м << С_и1С_кэ

С₀ – учтено влияние только выходной емкости транзистора, но у транзистора кроме того

 = (), тогда

М_в^дб = М_в^дб(С₀) + М_в^дб()

(f) 

f_ = f_./(+1)

Схема ОЭ менее быстродейственный, чем ОБ при тех же условиях.

М_в() =

Учет влияния Свх, Спрох

С_бэ – входная емкость транзистора;

С_кб – емкость между базой и коллектором, проходная;

С_кэ = С_вых – выходная емкость

R’_н = R_к||1/h₂₂||R_н

r_эh₂₁ – входное сопротивление транзистора, пересчитанное из Т-образной схемы

r_эh₂₁  h₁₁

R_б >> h₂₁r_э (отбросили)

С₀ = С_кэ + С_м + С_н + С_кб’

С_кб’ – емкость С_кб, пересчитанная в выходную цепь

С_вх0 = С_бэ + С_кб(1+к_u)

= C_кб – емкость С_кб, пересчитанная во входную цепь

Эффект Миллера

К_u = h₂₁R’_н/R_вх

Проходная емкость в усилителях напряжения с большим усилением эквивалентно увеличивается в коэффициент усиления раз, т. е. высоких частотах влияние этой емкости сильнее, чем всех остальных.

С_бэ  50пФ

С_кб  1 5 пФ

К_u = 100

С_вх0  500 пФ

Это обусловлено тем, что эта емкость находится в цепи ООС.

Эффект Миллера практически справедлив для всех усилителей.

На ВЧ и СВЧ проходная емкость ограничивается как максимально возможное усиление каскада (максимальную рабочую частоту), так и устойчивость усилителя.

На ВЧ в резонансных усилителях, когда ОС частотно зависима, при большом усилении, наличие С_кб приводит к тому, что ОС может стать ПОС, в результате усиление становится неустойчивым  необходимо принимать меры к нейтрализации влияние С_кб.

У ПТ и ламп проходная емкость значительно меньше, чем у БТ, поэтому практически не сказывается на работе усилительного каскада.

_вх = С_вх(R_г||h₂₁r_э)

{h₂₁ = h₁₁}

С_бэ =

F_т = h₂₁ = 1

r_э = _т/I_эо

Влияние С_кб снижается при работе от источника напряжения (R_г0).