На рисунке 1 приведена схема усилительного каскада. Опишем назначение элементов схемы:

VT – активный элемент усилителя;

R1, R2 – сопротивления, обеспечивающие выбор рабочей точки транзистора;

Rk – нагрузка по постоянному току.

Re – обеспечивает ООС, и как следствие, температурную стабилизацию;

Rн – нагрузка усилительного каскада;

Cc – разделяющий конденсатор, ограничивает прохождение постоянной составляющей сигнала

Ce – элемент, обеспечивающий отсутствие ООС по переменному току;

Cн – емкость нагрузки.

Параметры всех элементов схемы приведены в таблице 1.

Рисунок 1 – Схема усилительного каскада

Таблица 1 - Параметры схемы

Тип транзистора: КТ503В

Необходимо составить эквивалентную схему усилительного каскада в области средних частот (СЧ), и определить коэффициент усиления K0.

В области средних частот сопротивления конденсаторов Cc, Ce малы, следовательно, на эквивалентной схеме они будут закорочены. Также, закорачиваем и источник постоянного напряжения Е.

Эквивалентная схема усилительного каскада в области СЧ приведена на рис. 3.

Рисунок 2 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения числителя формулы Мезона

Рисунок 3 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения знаменателя формулы Мезона

Коэффициент усиления K0 в области СЧ определим по формуле:

Коэффициент усиления в дБ:

Типовые значения h-параметров для заданного транзистора:

h11e = 1,4 кОм;

h21e = 75…135, для удобства расчета, принимаем h21e = 100;

Таким образом, коэффициент усиления K0 в области СЧ будет равен:

 дБ

ОБЛАСТЬ НИЗШИХ ЧАСТОТ

С понижением частоты реактивные сопротивления конденсаторов C1, Ce и Cc увеличиваются (1.3), и их нужно учитывать:

Так, конденсатор Cc оказывает сопротивление выходному сигналу, C1 – входному сигналу, уменьшается шунтирующее действие конденсатора Ce на резистор Re, что уменьшает коэффициент усиления на низкой частоте (НЧ).

При частоте, близкой к нулю, эквивалентная схема каскада будет выглядеть так, как показано на рис. 4.

Рисунок 4 – Эквивалентная схема усилительного каскада на низкой частоте.

Частотные искажения, вносимые конденсаторами входной цепи C1, и связи Cc определяется выражением:

где  f – частота;

 – постоянная времени;

Для входной цепи постоянная времени равна:

где  Rвх – входное сопротивление каскада;

Для конденсатора связи постоянная времени равна:

Частотные искажения, вносимые эмиттерной цепью определяются из выражения:

где g=ReCe ; a=ReSes , где Ses – сквозная характеристика эмиттерного тока, равная:

 кОм

с.

Данные расчета заносим в таблицу 2, изменяя частоту от 5 Гц до 60 Гц.

Результирующие частотные искажения определяются как произведение полученных частотных искажений:

, и с их учетом рассчитаем коэффициент усиления при изменении частоты:

или

Таблица 2 – Расчет АЧХ на низкой частоте

ОБЛАСТЬ ВЫСШИХ ЧАСТОТ

Эквивалентная схема каскада для высоких частот (ВЧ) не будет содержать конденсаторов C1, Ce и Cc, так как их сопротивления на высокой частоте близко к нулю.

Но, на высоких частотах, нужно учитывать емкость монтажа, Cм, межэлектродную емкость Ссе, а также, емкость нагрузки Cн.

Эквивалентная схема на ВЧ будет иметь вид, представленный на рис. ............