Видеоусилитель (стр. 3 из 9)

(2.6)

4. Разделительную емкость

определяют по заданным искажениям на нижней граничной частоте:

, (2.7)

где

.

5. И наконец находят емкость

:

. (2.8)

При расчете усилителей импульсных сигналов с длительностью

задаются обычно временем установления фронта импульса и его скалыванием . В этом случае элементы схемы и находятся из соотношений (2.3) и (2.7):

, (2.9)

. (2.10)

Особенность расчета промежуточных каскадов заключается в том, что их потребителем является последующий усилитель, входная проводимость

и емкость которого находятся с помощью выражений (2.5) и (2.6).

При решении ряда задач возникает необходимость усиливать сигналы в широкой полосе частот, и, если полоса пропускания обычного апериодического усилителя оказывается недостаточной, ее стараются расширить, используя ВЧ- и НЧ-коррекции. Частотная коррекция обычно осуществляется одним из двух методов:

1. введением в цепь коллекторной (стоковой) нагрузки частотно-зависимых элементов (L-коррекция в области ВЧ и цепочка

- в области НЧ);

2. использованием частотно-зависимой отрицательной обратной связи (ООС) (эмиттерная коррекция в области ВЧ).

Расчет "Y"-параметров транзистора

Основными активными приборами усилительных устройств радиочастотного диапазона являются биполярные и полевые транзисторы. Расчет характеристик усилителей умеренно высоких частот удобно проводить по Y-параметрам транзисторов, определенным для выбранной рабочей точки (РТ) по постоянному ток и схемы включения (ОЭ, ОБ, ОК, ОИ, ОЗ, ОС).

В инженерной практике широко используется физическая эквивалентная схема биполярного транзистора, представленная на Рисунок 2, которая достаточно точно отражает его свойства в частотном диапазоне до

, где - граничная частота усиления тока базы в схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Рисунок 2

Рассчитывают элементы эквивалентной схемы и Y-параметры биполярного транзистора по справочным данным, где для типового режима работы (заданной РТ) обычно приводятся следующие электрические параметры:

-

- постоянное напряжение коллектор-эмиттер;

-

- постоянный ток коллектора;

-

- статический коэффициент усиления тока базы в схеме с ОЭ.

-

- модуль коэффициента усиления тока базы на частоте или .

-

- постоянная времени цепи обратной связи , где - технологический параметр, лежащий в пределах 3…4 для мезатранзисторов и 4…10 для планарных;

-

- емкость коллекторного перехода.

Элементы эквивалентной схемы определяется с помощью следующих соотношений.

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

:

. (3.1)

Параметр

, характеризующий активность транзисторов:

.

Сопротивление растекания базы

:

. (3.2)

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

:

. (3.3)

Емкость эмиттерного перехода

:

. (3.4)

Собственная постоянная времени транзистора

:

. (3.5)

Для удобства часто пользуются расчетами активных и реактивных составляющих проводимостей по формулам, максимально использующим данные транзисторов. При этом предварительно вычисляют входное сопротивление в схеме ОБ на низкой частоте:

, (3.6)

и граничную частоту по крутизне

. (3.7)

Вводя обозначения

и , расчет Y-параметров ведут по следующим формулам:

, ; (3.8)

; (3.9)

, ; (3.10)

; (3.11)

, ; (3.12)

; (3.13)

, ; (3.14)

. (3.15)

Высокочастотная эмиттерная коррекция

В некоторых случаях использование индуктивной коррекции оказывается неудобным. Так, в частности, при микросхемном исполнении усилителя затруднительно реализовывать корректирующую катушку

. В этом случае целесообразно воспользоваться схемой с частотно-зависимой ООС (Рисунок 3).

Рисунок 3

В этой схеме роль частотно-зависимой цепи выполняют элементы

и . Величина емкости обычно выбирается таким образом, чтобы в диапазоне НЧ и СЧ она мало шунтировала резистор . При этом за счет на НЧ и СЧ образуется ООС по току. В области ВЧ из-за уменьшения сопротивления цепи , действие ООС ослабевает, что приводит к подъему усиления на ВЧ.

Модуль коэффициента передачи схемы Рисунок 3 в области ВЧ описывается выражением: