Электроника в вопросах и ответах

Из анализа этого уравнения следует, что при заданной емкости С₀увеличение верхней граничной частоты, а следовательно, расширение полосы усилителя возможно лишь за счет уменьшения сопротивления нагрузки R_экв. Выше частоты f_в реактивное сопротивление X_с0 меньше сопротивления R_экв и поэтому амплитудная характеристика имеет резкий спад.

Коэффициент усиления резистивного усилителя с емкостной связью в диапазоне высоких частот можно рассчитать по следующей формуле:

где К_u — коэффициент усиления усилителя в диапазоне средних частот; f — частота, для которой определяют усиление. Видно, что при f = f_в К'_u = 0,707·

К_u.

Емкость, шунтирующая резистор нагрузки, оказывает также влияние на фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями. Угол фазового сдвига убывает с ростом частоты и при частоте f_в составляет 135°, т. е. на 45° меньше угла в диапазоне средних частот.

Эти рассуждения относятся к усилителям с относительно малыми верхними граничными частотами. Для усилителей с очень большой шириной полосы пропускания, в которых сопротивление R_экв имеет малое значение, усиление в диапазоне высоких частот в большей степени зависит от изменений коэффициента h_21б транзистора с частотой, чем от емкости С₀.

От чего зависит нижняя граничная частота в резистивном усилителе с емкостной связью?

Нижняя граничная частота зависит от постоянных времени цепи эмиттера и цепи связи. Постоянной времени (поскольку она имеет размерность «секунда») называется произведение сопротивления резистора и емкости конденсатора. Влияние постоянной времени R_эC_эсказывается в росте сопротивления в цепи эмиттера при уменьшении частоты. При этом возникает отрицательная обратная связь, приводящая к снижению коэффициента усиления. Если емкость конденсатора С_э велика (около 100 мкФ), то нижняя граничная частота зависит главным образом от постоянной времени цепи связи.

Цепь, на которую нагружен усилитель в диапазоне низких частот, представлена на рис. 7.9.

Рис. 7.9.Нагрузка RС-усилителя в диапазоне низких частот

Из-за малого входного сопротивления последующего транзисторного каскада R_вх при рассмотрении цепи связи следует принимать во внимание также сопротивление R_к. Одновременно с уменьшением частоты возрастает сопротивление ветви, состоящей из последовательно соединенных конденсатора С_с2 и резистора R_вх, и большая часть тока начинает протекать через сопротивление коллектора R_к. На основе такой же векторной диаграммы, как для диапазона высоких частот, можно показать, что нижняя граничная частота, при которой усиление снижается на 3 дБ, выражается формулой

Из анализа этой формулы следует, что при заданных сопротивлениях R_к и R_вх нижнюю граничную частоту можно уменьшать лишь путем увеличения емкости связи С_с2. На практике емкость связи С_с2составляет обычно несколько десятков микрофарад.

Усиление резистивного усилителя с емкостной связью в диапазоне низких частот можно рассчитать по следующей формуле:

где К_u — коэффициент усиления усилителя в диапазоне средних частот; f — частота, для которой рассчитывается усиление.

Видно, что при f = f_н К'_u = 0,707·К_u. Конденсатор связи С_с2вносит в схему некоторый фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями. Этот сдвиг увеличивается, если частота снижается, и при частоте f_н составляет 225°, т. е. на 45° больше, чем сдвиг в диапазоне средних частот.

Как работает ламповый резистивный усилитель и какова его схема?

Наиболее простые схемы такого усилителя на триодах и пентодах показаны на рис. 7.10.

Рис. 7.10.Триодный (а) и пентодный (б) резистивные усилители с емкостной связью

Напряжение питания около 200 В подводится между точками, обозначенными Е_а, и массой схемы. Анодный ток протекает через лампы, а также резисторы R_к и R_а. Падение напряжения на резисторах R_к обеспечивает соответствующие отрицательные сеточные напряжения, т. е. задает рабочие точки на сеточных характеристиках. Конденсаторы С_к, включенные параллельно резисторам R_к, имеют малое сопротивление для переменных напряжений, благодаря чему сеточные напряжения остаются постоянными. Резисторы R_c — это сопротивления утечки. Они образуют цепь, по которой электроны, перехваченные управляющей сеткой лампы, могут быть отведены на катод. При отсутствии такого пути утечки накопленные на сетке электроны вызвали бы возникновение на сетке отрицательного напряжения, существенно нарушающего работу усилителя. Обычно сопротивление резистора R_c не превышает 1 МОм.