Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах (стр. 7 из 12)

При заданном значении

, каскада равна:

, (6.9)

где

.

Величина потерь выходного сигнала, обусловленных использованием ООС, определяется соотношением (6.6).

При увеличении числа каскадов, верхняя граничная частота всего усилителя

практически не меняется и может быть рассчитана по эмпирической зависимости:

,

где

- общее число каскадов;

- верхняя частота полосы пропускания двухтранзисторного варианта усилителя, рассчитываемая по формуле (6.9).

Коэффициент усиления n-каскадного усилителя рассчитывается по формуле (6.8).

Пример 6.2. Рассчитать

, , двухтранзисторного варианта усилителя приведенного на рис. 6.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий: =50 Ом; =0,81; =10.

Решение. Подставляя в (6.8) заданные значения

и найдем: = 160 Ом. Подставляя в (6.1) получим: =15,5 Ом. Теперь по (6.9) определим: =101 МГц.

6.3. РАСЧЕТ КАСКАДА СО СЛОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЙ

Принципиальная схема каскада со сложением напряжений [10] приведена на рис. 6.3,а, эквивалентная схема по постоянному току – на рис. 6.3,б, по переменному току – на рис. 6.3,в.

а) б) в)

Рис. 6.3

При выполнении условия:

, (6.10)

напряжение, отдаваемое транзистором каскада, равно амплитуде входного воздействия. Коэффициент усиления по току транзистора включенного по схеме с общей базой равен единице. В этом случае ток, отдаваемый предыдущим каскадом, практически равен току нагрузки. Поэтому ощущаемое сопротивление нагрузки каскада равно половине сопротивления

, его входное сопротивление также равно половине сопротивления , вплоть до частот соответствующих = 0,7. Это следует учитывать при расчете рабочих точек рассматриваемого и предоконечного каскадов.

Коэффициент усиления каскада в области верхних частот, с учетом выполнения равенства (6.10), описывается выражением:

,

где

;

;

;

;

.

Оптимальная по Брауде АЧХ каскада реализуется при расчете

и по формулам [10]:

; (6.11)

, (6.12)

а значение

определяется из соотношения:

. (6.13)

Пример 6.3. Рассчитать

, , каскада со сложением напряжений приведенного на рис. 6.3, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий: = 50 Ом; = 0,9.

Решение. По формулам (6.11), (6.12) получим

= 3 кОм; = 10,4 пФ. Теперь по (6.13) найдем: =478 МГц.

7. РАСЧЕТ КАСКАДОВ С ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНЫМИ КОРРЕКТИРУЮЩИМИ ЦЕПЯМИ

В рассматриваемых выше усилительных каскадах расширение полосы пропускания было связано с потерей части выходной мощности в резисторах корректирующих цепей, либо цепей ООС. Этого недостатка лишены усилители, построенные по принципу последовательного соединения корректирующих цепей (КЦ) и усилительных элементов [2]. В этом случае расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рис. 1.2, а в цепи коллектора вместо резистора

устанавливается дроссель , исключающий потери мощности в коллекторной цепи.

Пример построения схемы усилителя с КЦ приведен на рис. 7.1, где ВхКЦ – входная КЦ, МКЦ – межкаскадная КЦ, ВыхКЦ – выходная КЦ.

Рис. 7.1

7.1. РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ

Из теории усилителей известно [3], что для получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки, для внутреннего генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Это достигается включением выходной емкости транзистора (см. рис. 1.2) в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рис. 7.2.

Рис. 7.2

При работе усилителя без выходной КЦ, модуль коэффициента отражения |

| ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [3]:

|

| = , (6.14)

где

- текущая круговая частота.

В этом случае уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием

, составляет величину:

, (6.15)

где

- максимальное значение выходной мощности на частоте при условии равенства нулю ;

- максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии .

Описанная в [3] методика Фано позволяет при заданных

и рассчитать такие значения элементов выходной КЦ и , которые обеспечивают минимально возможную величину максимального значения модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до . В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов , , , рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент , определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки относительно которого вычисляется .