Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики усилителя

В многокаскадных усилителях с емкостной связью выходной сигнал предыдущего каскада (например, U_вых1 на рис. 4.8, в) поступает во входную цепь последующего каскада через делитель напряжения: разделительный конденсатор С_р2 – входное сопротивление R_вх2 (см. рис. 4.8, в). Для средних частот сопротивление конденсатора С_р2 можно считать равным нулю, т.е. сигнал от предыдущего каскада передается к следующему без ослабления и общий коэффициент усиления усилителя K_U₀ равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов.

По мере снижения частоты реактивные сопротивления разделительных конденсаторов С_р = 1/wС увеличиваются и напряжения сигнала, поступающие на последующие каскады с делителей С_р - R_вх уменьшаются. Общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя уменьшается (рис. 4.8, а). Частота, при которой модуль коэффициента усиления снижается в Ö2 раз, считается нижней граничной частотой f_н усилителя звуковых частот. Влияние величины емкости разделительного конденсатора на нижнюю граничную частоту и, как следствие, на ширину полосы пропускания усилителя показано на рис. 4.8, б.

В области высоких частот факторами, влияющими на модуль коэффициента усиления, являются зависимость коэффициентов усиления транзисторов от частоты, наличие межэлектродных емкостей транзисторов и емкости монтажа усилителей. Для усилителей звуковых частот верхней граничной частотой f_в считается частота, на которой модуль коэффициента усиления снижается в Ö2 раз.

Диапазон усиливаемых частот усилителя оценивается показателем, который получил название полоса пропускания f_п = f_в - f_н (см. рис. 4.8, а).

Уменьшение модуля коэффициента усиления в области низких и высоких частот оцениваются коэффициентами частотных искажений

М_н = K_U₀/ |K_U_н|; М_в = K_U₀/ |K_U_в|,

где |K_U_н| и |K_U_в| – модули коэффициентов усиления соответственно на нижней и верхней граничных частотах усилителя, которые представляют собой произведения коэффициентов частотных искажений, вносимых каждым каскадом

М_н = М_н1М_н2… М_н_N; М_в = М_в1М_в2… М_в_N_.

Коэффициент частотных искажений в области низких частот рассчитывают как величину, обратную коэффициенту ослабления делителя, образованного разделительным конденсатором С_р и входным сопротивлением R_вх каскада (рис. 4.8, в)

Коэффициент частотных искажений в области высоких частот можно рассчитать по формуле

где t_в = t_b + t_к – эквивалентная постоянная времени каскада в области высоких частот; t_b = 1/(2pf_b); f_b - верхняя граничная частота усиления транзистора; t_к – определяется параметрами коллекторной (стоковой) цепи каскада.

В общем случае при определении полосы пропускания усилителя учитывают не только нижнюю f_н и верхнюю f_в граничные частоты усилителя, но и коэффициенты частотных искажений М_н и М_в на этих частотах, которые могут отличаться в зависимости от назначения усилителя.

Наличие конденсаторов в схеме и комплексный характер коэффициента усиления транзисторов на высоких частотах приводят к появлению фазовых сдвигов выходного сигнала по отношению ко входному.

С понижением частоты входного сигнала появление фазового сдвига обусловлено тем, что ток в цепях с конденсаторами опережает по фазе напряжение. Поэтому фазовый сдвиг в области низких частот имеет опережающий характер, его угол равен сумме углов фазовых сдвигов, создаваемых всеми конденсаторами в схеме

j_н = j_н1 + j_н2 +…+ j_н_N.

Угол фазового сдвига можно найти, анализируя схему рис. 4.8, в

В области высоких частот комплексный характер коэффициента усиления транзистора и шунтирующее действие межэлектродных емкостей создают отстающий фазовый сдвиг выходного напряжения относительно входного. Угол фазового сдвига, создаваемого одним каскадом усиления, можно найти из соотношения

Для многокаскадного усилителя угол фазового сдвига в области высоких частот равен сумме углов фазовых сдвигов, создаваемых каскадами

j_в = j_в1 + j_в2 + …+ j_в_N.

<34 35 363738 39 40 >

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 2546;