Особенности формирования АЧХ широкополосных трактов. Граничные частоты биполярных транзисторов.

К широкополосным усилителям (ШУ) относятся такие усилите­ли, в которых коэффициент усиления остается практически по­стоянным в широкой частотной области. Трудности по обеспече­нию этого постоянства возникают как в области низких (НЧ), так и высоких (ВЧ) частот, в результате чего АЧХ рис. 9.1 и 1.2 реаль­ного ШУ имеет заниженные и стремящиеся к нулю значения в этих частотных областях. Исключение составляют лишь усилители постоянного тока, которые не обладают спадом АЧХ в области НЧ. Они способны передавать и усиливать медленные сигнальные изменения, в том числе и импульсные сигналы большой длитель­ности, в то время как прохождение этих сигналов через усили­тель, не являющийся УПТ, сопровождается спадом вершины импульса. Уровень частотных и переходных искажений, возника­ющих в усилительных трактах, не являющихся усилителями по­стоянного тока, определяют соотношения (4.12), (4.14) и (4.17) (см билет №8) Усилительные тракты, не способные передавать и усиливать медленно изменяющиеся сигнальные напряжения, называются усилителями переменных сигналов. К достоинствам этих усилите­лей относится тот факт, что на их работу в малой степени влияют дестабилизирующие факторы, воздействующие на режимы их ра­боты на постоянном токе. Наибольшие трудности по обеспечению постоянства коэффи­циента усиления наблюдаются в области ВЧ. Основные цепи, оп­ределяющие возникновение спада АЧХ в каскаде в этой частот­ной области, расположены как внутри самого транзистора, так и но внешних по отношению к транзистору цепях.

Расчет основных свойств каскадов в области ВЧ можно осуще­ствлять с помощью соотношений (4.6)...(4.11)(билет№8), заменив в них ве­щественные g-параметры на комплексные Т-параметры. Кроме того, при рассмотрении свойств транзисторных каскадов на вы­соких частотах нельзя пренебрегать проводимостью обратной свя­зи Y12, так как эта проводимость имеет емкостной характер, вслед­ствие чего на высоких частотах ее значение оказывается большим.

На высоких частотах искажения в АЧХ происходят из-за частотных свойств транзисторов. Из-за появления паразитных емкостей Y-параметры преобретают в области ВЧ комплексный хар-р. Модуль крутизны уменьшается.

НАЧХ модуля крутизны М_s(f)= S0/Y21=1/ √1+(f / fs)², S0- крутизна транзистора в низкочастотной области(на постоянном токе) S0=g21. Уменьшение НАЧХ из-за частотной зависимости крутизны можно охарактеризовать величиной спада

εs(f)=1-Ms(f)=1-1/√1+(f/fs)²=(f / fs)²/ 2.

Спад обусловлен наличием паразитной емкости Сб-э прямосмещ перехода база-эмиттер. Эта емкость совместно с сопротивлением базовой области Rб и проводимости gб-э образ фильтр нижних частот. Частоты среза ФНЧ:

fs=1 / (2τ π)= 1/ (2 π Rб Cб-э)

fh21э=1/ 2π τh21э=gб-э/ (2πCб-э)

fs- частота, когда базоэмиттерная цепь работает от источника сигнала с нулевым выходным сопротивлением

fh21э- с бесконечным

Значение частоты fs является ключевым с точки зрения приня­тия решения о пригодности того или иного транзистора для орга­низации схемы широкополосного усиления, так как именно па­раметр S (крутизна) характеризует степень эффективности рабо­ты транзистора в качестве управляющего протеканием тока в его выходной цепи.

В справочной литературе значение частоты f_s обычно не приво­дится. Содержащиеся в этой литературе данные в основном связа­ны с параметрами, определяющими ход частотной зависимости h21э(f) коэффициента усиления по току транзистора при его вклю­чении по схеме ОЭ. Обусловлено это тем, что указанная частотная зависимость в малой степени зависит от режимов работы транзи­стора, а вытекающие из этой зависимости частотные параметры транзистора наиболее просто контролируемы. К параметрам этого типа относятся:

f1 — частота единичного усиления — частота, на которой тран­зистор в схеме с ОЭ теряет усилительные свойства по току, т.е. где модуль коэффициента усиления по току h ₂1э{f) в схеме с ОЭ ста­новится равным единице;

fh21э — граничная частота коэффициента усиления по току в схеме с ОЭ — частота, на которой в схеме с ОЭ модуль коэффи­циента усиления по току h _2lэ(f) меньше своего низкочастотного значения h_21э в √2 раз (на -3 дБ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: