Zesilovač malého signálu s RC vazbou, frekvenční závislost


(jednostupňový zesilovač SE - náhradní obvod, frekvenční a přenosové vlastnosti pro malý signál)


Základní nejjednodušší zapojení nízkofrekvenčního zesilovače se společným emitorem a s RC vazbou:



Frekvenční závislosti:

Všechny důležité vlastnosti tohoto zesilovače, tj. přenos Au nebo au , a fáze , závisí na frekvenci budícího signálu. Tyto frekvenční závislosti jsou znázorněny v následujících charakteristikách:



V ziskové charakteristice (obr. A) je důležitá tzv. referenční (porovnávací) frekvence fo , což je frekvence, kdy zesilovač dosahuje největšího zesílení, u nízkofrekvenčních zesilovačů zpravidla fo = 1 kHz.

Na ziskové charakteristice se udává frekvenční pásmo B3 při poklesu přenosu o 3 dB. Tento obor frekvencí ohraničuje tzv. dolní mezní frekvence fd a tzv. horní mezní frekvence fh.

Fázová charakteristika (obr. B) daného zesilovače ukazuje posun fáze výstupu oproti vstupu v závislosti na frekvenci.


Náhradní obvod:

Pro rozbor chování daného zesilovače na výstupu si ho upravíme do podoby úplného náhradního schématu výstupní strany:



Nyní můžeme určit jak se bude obvod chovat v jednotlivých frekvenčních mezích:


Oblast středních kmitočtů … fd fh:

V oblasti středních kmitočtů se neuplatňuje žádná s uvedených kapacit (popř. velmi málo), z toho vyplývá, že impedance obvodu je závislá pouze na všech připojených rezistorech.

Tyto rezistor jsou vzájemně připojeny paralelně, a proto platí:

Z = r2 || Rc || Rv = R

Jestliže pro přenos (zisk) zesilovače obecně platí:

|Au| = y21*Z

Pak pro oblast středních kmitočtů platí:

|Au| = y21*R

V této oblasti je přenos zesilovače maximální a konstantní (velmi velký) a téměř kmitočtově nezávislý, fáze bude taktéž konstantní a kmitočtově nezávislá a rovna = 180°.






Oblast vysokých kmitočtů … fh :

V oblasti vysokých kmitočtů se uplatňují jak všechny rezistory, tak většina kapacity (vyjma vazebního kondenzátoru Cv2).

Uplatnění rezistorů je shodné s oblastí středních kmitočtů, tj.:

Z = r2 || Rc || Rv = R

Kapacity jsou zapojeny paralelně, a proto jejich výsledná parazitní kapacita Cp je:

Cp = C2 + Cm + Cz

Celková impedance Z je rovna:

Z = R || Xcp kde Xcp = 1 / *Cp

Celková impedance se tedy bude v oblasti vysokých kmitočtů snižovat, a proto se bude i snižovat přenos zesilovače |Au|, tj. |Au|sf > |Au|vf , (důvod: reaktance Xcp je s vyšší frekvencí menší, a neboť při paralelní kombinaci je výsledný odpor menší než nejmenší z odporů, tj. celková impedance Z bude menší než reaktance Xcp (velmi malá), a proto bude přenos (zisk) dle vztahu pro |Au| (viz výše) klesat), a zároveň bude docházet i ke změně fáze , oboje znázorňují příslušné frekvenční charakteristiky (viz výše).


Oblast nízkých kmitočtů … 0 fd:

V oblasti nízkých kmitočtů se uplatňují taktéž všechny rezistory, a z kapacit hlavně vazební kondenzátor Cv2 (minimálně se pak uplatňuje parazitní kapacita Cp).

Uplatnění rezistorů je shodné s oblastí středních kmitočtů, tj.:

Z = r2 || Rc || Rv = R

Vliv vazebního kondenzátoru spočívá hlavně v tom, že reaktance Xc je s nižší frekvencí větší, čímž je signálu procházejícímu na výstupu kladen větší a větší odpor až může dojít k jeho úplnému zadržení (f = 0).

V této oblasti se tedy bude přenos zesilovače také zmenšovat, tj. |Au|sf > |Au|nf , a současně bude docházet i ke změně fáze , oboje znázorňují příslušné frekvenční charakteristiky (viz výše).


dlabos.wz.cz