Дано: Еп (B)=6 Uкэ (B) =1.981 Uбэ (B)=0.600
Rб(кОм)=43 Rк(кОм)=1
Выполнить:
1. Рассчитать величину: h21э=
2.Определить сдвиг по фазе сигнала в усилителе на частоте Fн (C-1=1 мкФ [Влиянием C2 - пренебречь]).
Решение
Приведена схема усилительного каскада ОЭ с установкой рабочей точки при помощи базового тока (через резистор Rб) /1/, /2/.
1. Рассчитать величину h21э.
Определяем ток коллектора по закону Ома для выходной цепи каскада:
Iк = (Еп- Uкэ)/Rк = (6- 1,981)/1*10^3=4,019 мА.
Определяем ток базы по закону Ома для входной цепи каскада:
Iб = (Еп- Uбэ)/Rб = (6- 0,6)/43*10^3=0,126мА.
Определяем статический коэффициент передачи по току в схеме ОЭ:
h21э= Iк / Iб = 4,019/0,126=31,9.
2. определить фазовый сдвиг.
В усилителе ОЭ существует постоянный сдвиг фазы 180 градусов между напряжением на входе и выходе. В некоторых учебниках такой постоянный сдвиг типичный для целого ряда каскадов предлагают не учитывать /1/. Сдвиг, который вносят дополнительно некоторые элементы схемы можно учесть. В данной схеме разделительная емкость С1 образует с входным сопротивлением каскада дифференцирующую цепочку вида:
Где Rвх – входное сопротивление каскада.
ФЧХ этого звена позволит на нижней частоте Fн определить фазовый сдвиг.
Входное сопротивление для этой схемы будет определяться по формуле:
Rвх = Rб¦rбэ .
Входное сопротивление транзистора rбэ определяется через параметры рабочей точки:
rбэ = (h21э* Uт)/ Iк = (31,9*0,026)/4,019*10^-3 =206,35 Ом.
(напомним, что Uт – тепловой потенциал, равный 26мВ при 27С.)
Входное сопротивление схемы:
Rвх = Rб¦rбэ =43*10^3*206,35/(43*10^3 + 206,35) = 205,36 Ом.
Типичная формула для расчета Fн по значению разделительного конденсатора (определяется как частота среза дифференцирующей цепочки) /8/:
Fн=1/(2*п*C1* Rвх) = 1/(2* п*1*10^-6*205,36) =775,4Гц
Из теории известно /2/, что на частоте среза (т.е. на Fн) фазовый сдвиг у дифференцирующей цепочки равен 45?.
То же значение дает расчет
Выражение для ФЧХ дифференцирующей цепи:
омега(омега) = arctg(1/ омега *C1* Rвх) = arctg(1/2*п* Fн*C1* Rвх) =
arctg(1/2*п 775,4*1*10-6* 206,36) = 0,782968
рад или 44,86?45Градусов.
Это значение сдвига по фазе на частоте Fн без учета постоянного сдвига каскада 180 Градусов.
С учетом постоянного сдвига каскада сдвиг по фазе в каскаде на Fн составит 180 +45=225 Градусов.
Литература.
1. Марченко А. Л. Основы электроники. Учебное пособие для вузов / А. Л. Марченко. — М. : ДМК Пресс, 2008. — 296 с., ил. Табл. 25. Ил. 252.
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том 1: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 832 с.: ил.
