Амплитудно-частотные характеристики усилительного каскада с общим эмиттером

Усилительные свойства каскада с общим эмиттером зависят от частоты усиливаемого сигнала. В области низких частот это объясняется наличием в схеме усилителя разделительных емкостей и . В области низких частот схема замещения усилительного каскада с общим эмиттером может быть представлена в виде, показанном на рис. 1.2.5. Сопротивление конденсаторов зависит от частоты сигнала , то есть чем меньше частота сигнала , тем больше сопротивление конденсаторов, которые включены последовательно во входную и выходную цепи усилителя.

Чем больше сопротивление конденсаторов тем выше величина падения напряжения на этих элементах и соответственно меньшее напряжение поступает на вход усилителя и меньше напряжение на нагрузочном устройстве. Поэтому в области низких частот коэффициент усиления каскада с общим эмиттером снижается. Конденсаторы и оказывают существенное влияние на работу схемы при частотах усиливаемого сигнала:

, где ,

, - постоянные времени цепи разряда конденсаторов и .

При частоте сигнала большей чем и конденсаторы на работу схемы практически не влияют , то есть их сопротивление принимают равным нулю.

В области высоких частот существенное влияние на работу схемы оказывает внутренняя емкость транзистора – емкость коллекторного перехода

. Схема замещения усилительного каскада с общим эмиттером в области высоких частот показана на рис. 1.2.6.

Как уже говорилось сопротивление конденсатора тем меньше, чем выше частота сигнала, поэтому при высоких частотах емкость

шунтирует коллекторный переход транзистора, снижая тем самым выходное напряжение и коэффициент усиления. Благодаря тому, что емкость коллекторного перехода обычно очень мала (несколько пикофарад) снижение коэффициента усиления каскада происходит на достаточно высокой частоте:

, где .

Вид логарифмической амплитудно-частотной характеристики показан на рис. 1.2.7. Разность верхней и нижней частот при которых коэффициент нелинейных искажений не превышает допустимых значений называют полосой пропускания усилителя.

1.2.3.

Температурная стабилизация усилительного каскада с общим эмиттером

Существенным недостатком транзисторов является зависимость их параметров от температуры. При увеличении температуры возрастает коллекторный ток, за счет увеличения числа неосновных носителей заряда в полупроводнике. При увеличении коллекторного тока увеличивается падение напряжения на сопротивлении (рис. 1.2.2), что приводит к смещению рабочей точки транзистора. В некоторых случаях повышение температуры может сместить рабочую точку за пределы линейного участка выходной характеристики, что приведет к нарушению нормальной работы усилителя. Для уменьшения влияния температуры на точку покоя транзистора применяют различные схемы. Одна из наиболее распространенных схем температурной стабилизации показана на рис. 1.2.8.

Здесь в цепь эмиттера включено сопротивление , а для задания напряжения смещения в цепи базы служит делитель напряжения на резисторах и . Для расчета элементов схемы при известных координатах точки покоя ( , , , ) используют следующие зависимости:

При наличии резистора , увеличение эмиттерного тока из-за повышения температуры приводит к увеличению падения напряжения на этом резисторе. При этом происходит автоматическое снижение напряжения база-эмиттер:

и в соответствии с входной характеристикой – снижение тока базы транзистора. В результате чего ток коллектора снижается. Таким образом влияние температуры на ток коллектора значительно снижается.

Сопротивление создает в усилителе местную отрицательную обратную связь по току коллектора, что приводит к стабилизации точки покоя транзистора. Однако эта отрицательная обратная связь оказывает влияние на работу усилительного каскада не только в режиме покоя (на постоянном токе) но и при наличии входного напряжения, уменьшая коэффициент усиления каскада по напряжению. Для ослабления действия этой обратной связи параллельно сопротивлению подключают конденсатор большой емкости. Сопротивление конденсатора для переменной составляющей сигнала очень мало и падение напряжения от переменной составляющей тока эмиттера на параллельно включенных и будет незначительным. Следовательно отрицательная обратная связь для переменной составляющей сигнала действовать не будет.

Рассмотренная схема температурной стабилизации называется эмиттерной стабилизацией. Основные соотношения ( , , ) для этой схемы могут быть получены с использованием схемы замещения биполярного транзистора аналогично п. 1.2.1.