При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ, вносимых транзистором, увеличивая амплитуду напряжения эмиттер-база с ростом частоты. В соответствии с [1], модуль коэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции , соответствующими оптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением
, (1.23)
где ;
=; (1.24)
- глубина ООС; (1.25)
; (1.26)
; (1.27)
(1.28)
При заданном значении , оптимальное значение определяется выражением
. (1.29)
Подставляя и в (1.23) можно получить:
, (1.30)
где .
Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью [1].
; (1.31)
. (1.32)
Пример 5. Рассчитать , , , , каскада с эмиттерной коррекцией схема которого приведена на рисунке 4.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий =0,9; =10; = 50 Ом.
Решение. По известным , и из (5.2) получим =4,75. Подставляя в (1.25) и (1.29) найдем =4 Ом; =1,03. Рассчитывая по (1.28) и подставляя в (1.26), (1.27) получим =50,5 пФ. По известным , , , и из (1.30) определим = 407 МГц. По формулам (1.31), (1.32) найдем = 71 пФ, = 600 Ом.
4.2 ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.10.
Рисунок 4.2. Схема промежуточного каскада с эмиттерной
коррекцией
В соответствии с [1] модуль коэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции соответствующими оптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением (1.23). В данном случае, при заданном значении , оптимальное значение определяется из соотношения:
, (1.33)
где .
Значения , , каскада рассчитываются по формулам (1.30), (1.31), (1.32), при этом в (1.24), (1.28) и (1.31) величина заменяется на .
Пример 6. Рассчитать , , , , каскада с эмиттерной коррекцией, схема каскада приведена на рисунке 4.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий: =0,9; =10; =71,5 пФ; =300 Ом (предполагается, что нагрузкой данного каскада является входное сопротивление каскада рассчитанного в примере 5, а в коллекторе транзистора стоит резистор с номиналом 600 Ом.
Решение. По известным , и из (1.24) получим =28,5. Подставляя в (1.25) найдем =29 Ом. Зная и , по (1.33) определим =0,76. Рассчитывая по (1.28) и подставляя в (1.26), (1.27) получим =201 пФ. По известным , , , , из (1.30) определим =284 МГц. По формулам (1.31), (1.32) найдем =44 пФ; =3590 Ом.
5 КОРРЕКЦИЯ ИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
5.1 РАСЧЕТ ИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
Схема входной цепи каскада по переменному току приведена на рисунке 5.1, где - внутреннее сопротивление источника сигнала.
Рисунок 5.1. Схема входной цепи некорректированного каскада
При условии аппроксимации входного сопротивления каскада параллельной RC-цепью, коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением [1]:
,
где = (1.34)
=; (1.35)
=;
=;
Значение входной цепи рассчитывается по формуле (1.6).
Пример 7. Рассчитать и входной цепи приведенной на рисунке 5.1, при работе каскада на транзисторе КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) от генератора с =50 Ом и при =0,9.
Решение. Из примера 1 имеем: =126 Ом, =196 пФ. По формуле (1.34) получим: =0,716, а по формуле (1.35): =7×10-9 с. Подставляя известные и в (1.6) найдем: =11 МГц.
5.2 РАСЧЕТ ВХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ
Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей в [5] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2. Схема коррекции входной цепи
Работа схемы основана на увеличении сопротивления цепи с ростом частоты для компенсации шунтирующего действия входной емкости каскада. При заданном значении и выборе , соответствующей оптимальной по Брауде АЧХ, модуль коэффициента передачи входной цепи описывается выражением:
,
где ; (1.42)
;
;
;
; (1.43)
, - входное сопротивление и входная емкость каскада.
При заданном значении , входной цепи равна:
, (1.44)
где .
Пример 1.8. Рассчитать , , входной цепи приведенной на рисунке 5.2 при работе на каскад с параметрами, данными в примере 7, при уменьшении за счет введения в пять раз по сравнению с некорректированной входной цепью, и при =50 Ом, =0,9.
Решение. Из примера 7 имеем: =126 Ом; =196 пф; =0,716. Из соотношения (1.42) и условий задачи получим: =10 Ом. Подставляя в (1.43) найдем: =7,54 нГн. Подставляя результаты расчета в (1.44), получим: =108 МГц. Используя соотношения (1.6), (1.41) определим, что при простом шунтировании каскада резистором =10 Ом каскада оказывается равной 50 МГц.
5.3 РАСЧЕТ КАСКАДА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Для исключения потерь в усилении, обусловленных использованием входной корректирующей цепи (см. раздел 5.2), в качестве входного каскада может быть использован каскад с параллельной ООС, схема которого приведена на рисунке 5.3.
, - входные сопротивление и емкость нагружающего каскада
Рисунок 5.3 Схема каскада с параллельной ООС
Особенностью схемы является то, что при большом значении и глубокой ООС ( мало) в схеме, даже при условии =0, появляется выброс на АЧХ в области верхних частот. Поэтому расчет каскада следует начинать при условии:=0. В этом случае коэффициент усиления каскада в области верхних частот определяется выражением:
, (1.45)
где ; (1.46)
;
.
При заданном значении , каскада равна:
, (1.47)
где .
Формулой (1.47) можно пользоваться в случае, если . В случае схема имеет выброс на АЧХ и следует увеличить .
Если окажется, что при меньше требуемого значения, следует ввести . В этом случае коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением:
, (1.48)
где;
;
;
;
Оптимальная по Брауде АЧХ достигается при условии:
. (1.50)
При заданном значении , каскада может быть найдена после нахождения действительного корня уравнения:
,(1.51)
где .
При известном значении , равна:
. (1.52)
Пример 9. Рассчитать ,, каскада с параллельной ООС схема которого приведена на рисунке 5.3, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1), при =50 Ом; =0,9; =1,5 и при работе на каскад рассчитанный в примере 6 (=3590 Ом, =44 пФ).
Решение. По известным и из (1.46) определим =75 Ом. Рассчитывая и формулы (1.45) найдем, что . Поэтому следует увеличить значение . Выберем =6. В этом случае из (1.46) определим: =150 Ом. Для данного значения . По формуле (1.47) получим: =76 МГц. Для расширения полосы пропускания рассчитаем по (1.50): =57 нГн. Теперь найдем действительный корень уравнения (1.51): , и по (1.52) определим =122 МГц.
6 СОГЛАСОВАННЫЕ КАСКАДЫ С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ
6.1 РАСЧЕТ КАСКАДА С КОМБИНИРОВАННОЙ ООС
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 6.1 [6].
Рисунок 6.1 Схема каскада с комбинированной ООС
Достоинством схемы является то, что при условиях:
и (1.53)
схема оказывается согласованной по входу и выходу с КСВН не более 1,3 в диапазоне частот, где выполняется условие ³0,7. Поэтому практически отсутствует взаимное влияние каскадов друг на друга при их каскадировании [6].
При выполнении условий (1.53), коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением:
, (1.54)
где ; (1.55)
;
;
;
.
Из (1.53), (1.55) не трудно получить, что при известном значении величина резистора определяется выражением:
. (1.56)
При заданном значении , каскада равна:
, (1.57)
где .
В [8] показано, что при выполнении условий (1.53) ощущаемое сопротивление нагрузки транзистора, каскада с комбинированной ООС, равно , а максимальная амплитуда выходного сигнала каскада уменьшается на величину: , что следует учитывать при выборе рабочей точки транзистора.
Пример 10. Рассчитать , , каскада приведенного на рисунке 6.1 при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий: = 50 Ом; =0,9; =3.
Решение. По известным и из (1.56) получим: =200 Ом. Подставляя в (1.53) найдем: =12,5 Ом. Рассчитывая коэффициенты , формулы (1.54) и подставляя в (1.57) определим: =95 МГц.
6.2 РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ С ПЕРЕКРЕСТНЫМИ ООС
Схема усилительных каскадов по переменному току приведена на рисунке 6.2 [9].
Рисунок 6.2 Схема усилительных каскадов с перекрестными ООС
По идеологии построения рассматриваемая схема похожа на усилитель, в котором использованы каскады с комбинированной ООС. Однако при заданном коэффициенте усиления схема обладает большей полосой пропускания, которая практически не сокращается при увеличении числа каскадов, что объясняется комплексным характером обратной связи на высоких частотах.
