Методом эквивалентных схем
Модуль 1. Схемотехника элементов аналоговых электронных устройств
Лекция 2
ПРОСТЕЙШИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ
Время проведения – 6 часов
1 часть (3 часа)
Учебные вопросы:
1. Анализ усилительных каскадов в малосигнальном режиме методом эквивалентных схем.
2. Каскады на биполярных транзисторах.
3. Способы коррекции АЧХ.
Анализ усилительных каскадов в малосигнальном режиме
методом эквивалентных схем
В схемах усилителей токи и напряжения содержат как постоянные, так и переменные составляющие (рис. 1.1):
, 
,
, 
.
Рис. 1.1
Постоянные составляющие 
и 
необходимы для того, чтобы обеспечить нужное смещение транзистора. Переменные составляющие 
и 
содержат полезную информацию. Эти составляющие необходимо усилить и передать без искажения.
Для упрощения анализа усилителей используют метод наложения, т.е. рассчитывают схему отдельно для переменной и постоянной составляющих. Переменные (сигнальные) составляющие имеют значительно меньшую величину, чем постоянная. Поэтому расчет по переменной составляющей называют анализом в малосигнальном (линейном) режиме. Модели транзистора для малосигнального режима содержат только линейные элементы.
Параметры транзисторных усилителей, характеризующие их работу в малосигнальном режиме, называют малосигнальными параметрами. При воздействии малого сигнала транзистор рассматривают как линейный активный несимметричный четырёхполюсник (рис. 1.2). Этот четырёхполюсник (ЧП) имеет ту особенность, что у него всегда один из выводов является общим для цепей входа и выхода.
Рис. 1.2
В соответствии с теорией ЧП входные и выходные напряжения и токи транзистора однозначно связаны между собой системой из 2-х уравнений, содержащих 4 параметра четырёхполюсника. Существует ряд систем параметров ЧП. Анализ работы транзисторов в малосигнальном режиме обычно проводят на базе систем Y- и H-параметров:
В области низких и средних частот взаимосвязи между сигнальными (переменными) составляющими токов и напряжений в транзисторных усилителях определяются вещественными значениями малосигнальных параметров gиh:
Данные соотношения удобно в целях наглядности представить в виде эквивалентных схем замещения ЧП (рис. 1.3). В этих схемах независимые генераторы тока характеризуют степень управляющего воздействия входного напряжения (обратной связи) на выходной (входной) ток.
а б
Рис. 1.3
Физический смысл g-параметров определяют следующим образом:
– входная проводимость транзистора;
– проводимость обратной связи транзистора;
– крутизна транзистора;
– выходная проводимость транзистора.
Система g-параметров удобна тем, что в ней все малосигнальные параметры имеют размерность проводимости.
Физический смысл h-параметров:
– входное сопротивление транзистора при коротком замыкании (КЗ) на выходе;
– коэффициент обратной связи по напряжению;
– дифференциальный коэффициент передачи по току;
– выходная проводимость транзистора при холостом ходе (ХХ) на входе.
Система h-параметров удобна тем, что требует обеспечения ХХ на входе транзисторного усилителя ( 
) и КЗ на выходе ( 
), что легко осуществимо на практике.
Отметим, что g- и h-параметры являются дифференциальными. На высоких частотах между переменными составляющими токов и напряжений появляются фазовые сдвиги, и параметры становятся комплексными (Y, H).