Область верхних частот

На «завал» АЧХ в области верхних частот (рис. 2) основное влияние оказывают следующие причины:

а) зависимость коэффициента усиления транзистора ( ) от частоты, связанное с инерционностью носителей, причем, с ростом частоты значение уменьшается;

б) наличие барьерной емкости , в которую ответвляется часть коллекторного тока, при этом ток в нагрузке, а, следовательно, и выходное напряжение уменьшается;

в) наличие емкости монтажа и емкости нагрузки , которые оказываются подключенными параллельно R_K~ и с ростом частоты уменьшают эквивалентное сопротивление нагрузки по переменному току. За счет этого на нагрузке будет уменьшаться выходное напряжение и соответственно коэффициент усиления на высокой частоте.

Частотные искажения для области верхних частот определяются следующим выражением:

где – постоянная времени транзистора, ;

верхняя граничная частота усиления транзистора;

– постоянная времени нагрузки транзистора по переменной составляющей в области верхних частот, =С₀ R_K~.

Соответственно верхняя граничная частота усиления при заданных частотных искажениях определяется в виде

.

Из приведенного выражения видно, что верхняя граничная частота будет увеличиваться, если использован более высокочастотный транзистор с меньшим значением , также при увеличении R_K и C_0. Таким образом, если уменьшать С₀ ( ), то коэффициент частотных искажений на верхних частотах уменьшится, следовательно, уменьшаться линейные искажения на ВЧ; коэффициент усиления на верхних частотах К_В увеличится, при этом, увеличивается, и наоборот, при увеличении С₀ коэффициент частотных искажений увеличивается, К_В уменьшается, уменьшается. На рис. 9 показано изменение К_ус, при изменении С_0.

Рис. 9. Влияние С₀ на АЧХ усилителя

Где С₀₁>С₀₂ >С₀₃.

Площадь усиления

Для характеристики свойств усилителя, кроме диапазона усиливаемых частот, вводится понятие площади усиления.

П=К_СР· =const

В приведенном выражении для увеличения К_ср мы должны увеличивать значение R_K~, что следует из анализа в области средних частот. Но одновременно увеличение R_K~ автоматически приводит к уменьшению , т.е. значение площади усиления, определяемой как произведение К_СР и , будет оставаться примерно постоянным для данного типа усилителя. Это очень важный вывод, который говорит о том, что одновременно обеспечить большое значение К_СР и широкую полосу усиливаемых частот невозможно. Поэтому реальные усилители, как правило, выполняют многокаскадными, причем каждый каскад выполняют широкополосным ( – велико), но с малым коэффициентом усиления, а общий коэффициент усиления определяют как произведение коэффициентов усиления отдельных каскадов. При исследовании качественных показателей характеристик усилительного каскада используется схема, приведенная на рис.10.