Как влияет на ачх проходной конденсатор

2.6.Частотные характеристики усилительного каскада

Наличие в схеме усилительного каскада конденсаторов и зависимость параметров транзистора от частоты приводят к тому, что при изменении частоты входного сигнала напряжение на выходе усилителя изменяется как по амплитуде, так и по фазе. В соответствии с этим коэффициент усиления по напряжению характеризуется комплексной величиной, определяемой модулем коэффициента усиления /К_u/ и углом фазового сдвигавыходного синусоидального напряжения усилителя относительно входного. 3ависимость модvля К_uот частоты определяет амплитудно — частотную характеристику усилителя, а зависимость угла фазового сдвигаот частоты — его фазочастотную характеристику. В области низких частот полосы пропускания указанные зависимости при чисто активной нагрузке обусловливаются наличием конденсаторов в схеме, а в области высоких частот — главным образом частотными параметрами транзисторов.

2.6.1. Особенности работы усилительного каскада

в области низких частот

При расчете коэффициентов усиления одиночных каскадов сопротивление конденсаторов переменному току Х_с=1/(С) равно нулю. Такое предположение действительно для полосы средних частот. Коэффициент усиления усилителя для этих частот соответствует величине К_uo(рис. 7.а). По мере снижения частоты начинает сказываться

Рис. 7. Амплитудно-частотная характеристика усилительного каскада с RС -связью:

б — влияние емкости конденсаторов связи на характеристику в области низких частот

уменьшение проводимости конденсаторов связи С_рв усилительном каскаде. Вследствие падения напряжения на конденсаторах уменьшается напряжение сигнала, поступающее на вход транзистора от источника входного сигнала и с коллектора транзистора на нагрузку.

Падение напряжения на конденсаторах приводит к уменьшению амплитудных значений сигналов на выходе каскада и усилителя в целом, что проявляется снижением его коэффициента усиления в области низких частот (рис. 7.а). Влияние конденсаторов С_рявляется причиной того, что в усилителе с конденсаторной связью коэффициент усиления К_u0 приf0 . Характер зависимости коэффициента усиления в области низких частот определяется величиной емкости конденсаторов С_р. В частности, с увеличением их емкости снижение коэффициента усиления происходит при более низких частотах (рис. 7.б).

Необходимо отметить, что на коэффициент усиления каскада в области низких частот оказывает влияние также конденсатор С_э. Его влияние проявляется в том, что с уменьшением частоты снижается коэффициент усиления каскада вследствие уменьшения шyнтирующего действия конденсатора на резисторR_э.

Определим коэффициенты усиления каскада- потоку и напряжению на нижних частотах. Для этого воспользуемся схемой замещения (рис. 8) с включенными разделительными емкостями С₁и С₂(эмиттерной емкостью С_эпренебрегаем).

Коэффициент усиления по току на нижних частотах К_iнв операторной форме найдем следующим образом:

где

Рис.8. Схема замещения усилительного каскада с RС -связью на низких частотах

Учитывая выражение (16) и условие r_вых>>R_к, получим

Подставив полученное соотношение в выражение для К_Iн, находим

(24)

где -K_I— коэффициент усиления каскада на средних частотах;

Заменив Р на j в выражении (24), можно найти зависимость модуля коэффициента усиления каскада по току от частоты:

(25)

Видно, что коэффициент К_Iнс ростом частоты приближается к значению К_I; на средних частотах, а при0 К_Iнубывает до нуля.

Коэффициент усиления каскада по напряжению К_uнна нижних частотах найдем, выразив напряжение на нагрузке через ток нагрузкиU_н(P)=I_н(P)R_н, а напряжение источника — через входной ток каскада

С учетом выражения (24) получим

.

Обозначив (R_г+R_вх)C₁=_вхи учитывая выражения (21) и (24), находим:

(26)

К_U — коэффициент усиления каскада на средних частотах.

Зависимость модуля коэффициента усиления каскада по напряжению от частоты принимает вид

(27)

и представляет собой амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилительного каскада на нижних частотах.

С ростом частоты в соответствии с выражением (27) К_uнстремится к значению К_uна средних частотах, а приК_uн убывает до нуля, что подтверждает частотные характеристики рис.7 для нижних частот.

Определим коэффициент частотных искажений М_нна нижних частотах:

(28)

где М_р1— коэффициент частотных искажений, вносимых разделительной емкостью С_р1на входе каскада, а М_р2— емкостью С_р2на выходе каскада.

Таким образом, общий коэффициент искажений каскада М_нна нижних частотах ах определяется. произведением коэффициентов частотных искажений, вносимых кaждым элементом в отдельности.

На нижних частотах искажения вносятся и эмиттерной емкостью С_э:

(29)

где _э— постоянная времени эмиттерной цепи,

если выполняется условие (R_г+R_вх)<<R_э(1+h₂₁), то. В итоге получаем зависимость коэффициента усиления каскада по напряжению от частоты, обусловленную эмиттерной и разделительной емкостями:

(30)

а также коэффициент частотных искажений

(31)

Из этих выражений видно, что для уменьшения частотных искажений необходимо увеличивать постоянные времени, например, повышая величины емкостей. При этом и целью уменьшения* величины (и габаритов) эмиттерной емкости C_эдля нее отводится основная часть частотных каскада на каскада на нижних частотах.

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) каскада на нижних частотах определяется по выражению

(32)

Каждое из слагаемых этого выражения при уменьшении частоты до нуля дает фазовый сдвиг 90 0 , а при возрастании частоты (в области средних частот) фазовые сдвиги уменьшаются до нуля.

При расчете каскада на требуемую область низких частот иcходным параметром является низшая частота полосы пропускания f_ндля усиливаемых сигналов. Частотеf_нсоответствует предельное значение коэффициента частотных искажений M_н=M_нп(рис. 7,а), величина которого зависит от назначения усилителя. Для усиления звуковых частот величину М_нпчасто принимают равной. Согласно выражению (31) задача сводится к выбору таких значений емкостей конденсаторов, чтобы М_н не превышало предельного М_нп(.

Влияние нагрузки на АЧХ каскада усиления

Находим АЧХ схемы усилителя с верхней граничной частотой равной , согласно ТЗ. Для этого воспользовавшись эквивалентной схемой резисторного каскада усиления на верхних частотах (Рисунок 9), добавили на вход каскада нагрузку, в виде конденсатора С5 (Рисунок 10).

Определили что конденсатор, удовлетворяющий нашим условиям, имеет номинальную емкость .

Рисунок 9 — Преобразованная эквивалентная схема резисторного каскада усиления на верхних частотах

Рисунок 10 — Схема резисторного каскада усиления с увеличенной нагрузкой в виде конденсатора С5

Получившаяся АЧХ представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 — АЧХ резисторного каскада усиления с нагрузкой

C увеличением нагрузки на выходе цепи, добавлением конденсатора , график АЧХ смещается влево, следовательно, при уменьшении нагрузки на выходе, график сместится вправо.

Влияние разделительного конденсатора на АЧХ каскада усиления

Пользуясь эквивалентной схемой резисторного каскада усиления на нижних частотах (Рисунок 12), выяснили, что для получения нашей частоты необходимо увеличить значение емкости нашего разделительного конденсатора (Рисунок 13).

Рисунок 12 — Преобразованная эквивалентная схема резисторного каскада усиления на нижних частотах

Рисунок 13 — Схема резисторного каскада усиления с увеличенной емкостью разделительного конденсатора

Однако в ходе эксперимента ее уровень при различных номинальных значениях емкости разделительного конденсатора не изменялся, придерживался уровня (Рисунок 14), что почти в 25 раз выше необходимого. Поэтому для получения нижней граничной частоты, равной , необходимо ввести отрицательную обратную связь.

Рисунок 14 — АЧХ резисторного каскада усиления при

Таким образом, с помощью эквивалентной схемой резисторного каскада усиления на нижних частотах можно определить смещение графика АЧХ, причем при увеличении емкости разделительного конденсатора, смещение происходит влево, а при увеличение емкости — вправо.

АЧХ однотактного усилителя . Генераторы, конденсаторы переходные .

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

• Ответов 220
• Создана 10 июнь
• Последний ответ 15 авг

Топ авторов темы

Ollleg 43 постов

Alex Torres 40 постов

Сергей А 30 постов

юрий робертович 20 постов

Популярные дни

Популярные посты

AlexKorotov

Тот, что у меня совсем другой. Постараюсь выложить фото начинки. Схему не ищите.

Alex Torres

Куда надо смотреть, чтобы это было видно? P.S. Конструкция у этих конденсаторов симметричная, это не рулон, как уже говорилось. Плюс там есть и еще кое-что интересное.

Alex Torres

Небольшая несимметрия всегда есть, вопрос "насколько она небольшая". Я только что провел тот же эксперимент что и Вы, с тем конденсатором что у меня на фотке выше, МКР10 0.22мкФ. В одном по

Как влияет на ачх проходной конденсатор

Сообщение от 666FoX666
Сообщение от ValeryS
Сообщение было отмечено ValeryS как решение