Анализ резисторного усилителя на высоких частотах.
В области высоких частот емкостное сопротивление 1/jωC1 конденсатора С1 становится еще меньше, чем в области средних частот, поэтому его можно по-прежнему заменить коротким замыканием. Однако в области высоких частот надо учитывать влияние емкостей , ,См , так как их проводимости возрастают. Вследствие чего уменьшается емкостное сопротивление 1/jωCо, увеличивается шунтирующее действие.
С учетом вышесказанного эквивалентная схема резистивного усилителя в области верхних частот примет вид, изображенный на рис.6.2
Рис.6.2. Эквивалентная схема резисторного каскада в области ВЧ.
По эквивалентной схеме (рис.6.2) определим выходное напряжение и комплексный коэффициент усиления
(6.4)
где τв=С0R- постоянная времени в области ВЧ.
Модуль коэффициента усиления на верхних частотах определяется выражением:
(6.5)
и представляет собой частотную характеристику усилителя в области верхних частот (рис.6.3).
|
Рис.6.3. АЧХ в области ВЧ при различных значениях С0.
С увеличением частоты уменьшается, вследствие чего увеличивается шунтирующее действие. По этой причине уменьшается выходное напряжение и коэффициент усиления.
Найдем верхнюю граничную частоту усилителя, на которой модуль коэффициента усиления . Следовательно, приравнивая (6.5.) к значению , получим:
. (6.6)
Из выражения (6.6) следует, что обратно пропорционально емкости C0. С уменьшением С0 увеличивается верхная граничная частота и полоса пропускания усилителя (см. рис.6.3). Для расширения полосы пропускания в область высших частот необходимо уменьшать постоянную времени . Емкость C0 складывается из емкостей , ,См и зависит от выбранного усилительного элемента. Следовательно, уменьшение постоянной времени возможно лишь за счет уменьшения . Однако это вызывает снижение коэффициента усиления (рис.6.4).
Рис.6.4. АЧХ в области ВЧ при различных значениях Rн.
Рассмотрим фазовый сдвиг, создаваемый усилителем в области верхних частот. Чтобы определить его, представим в виде суммы вещественной и мнимой частей, для этого выражение умножим и разделим на комплексную величину, сопряженную со знаменателем:
(6.7)
Тангенс угла фазового сдвига равен отношению мнимой части к
вещественной:
(6.8)
С увеличением частоты фазовый сдвиг асимптотически стремится к . При , имеем
; , (6.9)
т. е. верхней пороговой частоте соответствует фазовый сдвиг, равный - 45° (см. рис.6.5.).
Рис.6.5. ФЧХ в области ВЧ.
Очевидно, при этой частоте модуль емкостной проводимости равен активной проводимости
Выражая через верхнюю пороговую частоту, можно записать уравнение фазочастотной характеристики для области высоких частот в виде
. (6.10)
Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте определяется
(6.11)
Если заданы и , то из выражения (6.11) можно определить необходимое значение и рассчитать требуемое сопротивление нагрузки:
. (6.12)
Таким образом, сопротивление нагрузки рассчитывается из необходимости удовлетворения основных технических условий усилителя в области верхних частот.
Дата добавления: 2018-09-24; просмотров: 444;