. (5.5)
При работе каскада в качестве предоконечного все перечисленные выше соотношения справедливы. Однако RЭ и С0 принимаются равными:
, (5.6)
где СВХ – входная емкость оконечного каскада.
Пример 5.1. Рассчитать fB, R1, С1, СВХ каскада, приведенного на рисунке 5.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: YB=0,9; K0=4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагрузочного каскада - из примера 3.1.
Решение. По известным K0, S, RЭ из (5.1), (5.2) найдем: F=7,5 ; R1=32,5 Ом. Далее получим: С0=62 пФ; =. Из (5.3) определим С1опт=288 пФ. Теперь по формуле (5.4) рассчитаем: fB=64,3 МГц. Из (5.5) найдем: СВХ=23,3 пФ.
6 РАСЧЕТ ВХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ
Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей усилителей на ПТ в [8] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 6.1.
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 6.1
Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением:
,
где ; (6.1)
;
;
;
;
СВХ – входная емкость каскада на ПТ.
Значение L3опт, соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:
. (6.2)
При заданном значении YB и расчете LЗопт по (6.2) верхняя частота полосы пропускания входной цепи равна:
. (6.3)
Пример 6.1. Рассчитать fB, RЗ, LЗ входной цепи, приведенной на рисунке 6.1, при условиях: YB=0,9; RГ=50 Ом; СВХ – из примера 3.1; допустимое уменьшение К0 за счет введения корректирующей цепи – 2 раза.
Решение. Из условия допустимого уменьшения К0 и соотношения (6.1) найдем: RЗ=50 Ом. Подставляя известные СВХ, RГ и RЗ в (6.2), получим: LЗопт=37,5 нГн. Далее определим: =; =. Подставляя найденные величины в (6.3), рассчитаем: fB=130 МГц.
7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ
В рассматриваемых выше усилительных каскадах расширение полосы пропускания связано с потерей части выходной мощности в резисторах корректирующих цепей (КЦ) либо цепей обратной связи. От выходных каскадов усилителей требуется, как правило, получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот. Из теории усилителей известно [9], что для выполнения указанного требования необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Этого можно достигнуть, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 7.1.
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 7.1
При работе выходного каскада без выходной КЦ модуль коэффициента отражения ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [9]:
. (7.1)
Уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием CВЫХ, составляет величину:
, (7.2)
где – максимальное значение выходной мощности на частоте при условии равенства нулю СВЫХ; – максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии СВЫХ.
Использование фильтра нижних частот в качестве выходной КЦ при одновременном расчете элементов L1, C1 по методике Фано [9] позволяет обеспечить минимально возможное, соответствующее заданным CВЫХ и fB, значение максимальной величины модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до fB.
В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов L1, C1, CВЫХ, рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент , определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки RОЩ, относительно которого вычисляется [9].
Таблица 7.1
|
0,1 |
0,18 |
0,099 |
0,000 |
1,000 |
|
0,2 |
0,382 |
0,195 |
0,002 |
1,001 |
|
0,3 |
0,547 |
0,285 |
0,006 |
1,002 |
|
0,4 |
0,682 |
0,367 |
0,013 |
1,010 |
|
0,5 |
0,788 |
0,443 |
0,024 |
1,020 |
|
0,6 |
0,865 |
0,513 |
0,037 |
1,036 |
|
0,7 |
0,917 |
0,579 |
0,053 |
1,059 |
|
0,8 |
0,949 |
0,642 |
0,071 |
1,086 |
|
0,9 |
0,963 |
0,704 |
0,091 |
1,117 |
|
1,0 |
0,966 |
0,753 |
0,111 |
1,153 |
|
1,1 |
0,958 |
0,823 |
0,131 |
1,193 |
|
1,2 |
0,944 |
0,881 |
0,153 |
1,238 |
|
1,3 |
0,927 |
0,940 |
0,174 |
1,284 |
|
1,4 |
0,904 |
0,998 |
0,195 |
1,332 |
|
1,5 |
0,882 |
1,056 |
0,215 |
1,383 |
|
1,6 |
0,858 |
1,115 |
0,235 |
1,437 |
|
1,7 |
0,833 |
1,173 |
0,255 |
1,490 |
|
1,8 |
0,808 |
1,233 |
0,273 |
1,548 |
|
1,9 |
0,783 |
1,292 |
0,292 |
1,605 |
|
2,0 |
0,760 |
1,352 |
0,309 |
1,664 |
Истинные значения элементов рассчитываются по формулам:
(7.3)
Расчет частотных искажений, вносимых выходной цепью оконечного каскада, приведен в разделе 3.1. При использовании выходной КЦ частотные искажения, вносимые выходной цепью, определяются соотношением:
. (7.4)
Коэффициент усиления каскада с выходной КЦ определяется выражением (3.2).
Пример 7.1. Рассчитать выходную КЦ для усилительного каскада на транзисторе КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) при RН=50 Ом, fB=200 МГц. Определить RОЩ, уменьшение выходной мощности на частоте fB и уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью при использовании КЦ и без нее.
Решение. Найдем нормированное значение СВЫХ: = == 1,07. Ближайшее значение коэффициента в таблице 7.1 равно 1,056. Этому значению соответствуют: =1,5; =0,882; =0,215; =1,382. После денормирования по формулам (7.3) имеем: =35,1 нГн; =24 пФ; RОЩ=36,2 Ом. Используя соотношения (7.1), (7.2), найдем, что при отсутствии выходной КЦ уменьшение выходной мощности на частоте fB, обусловленное наличием СВЫХ, составляет 2,14 раза, а при ее использовании - 1,097 раза. При отсутствии выходной КЦ уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью, определяется соотношением (3.7). Для условий примера 7.1 =. Подставляя в (3.7) известные и fB, получим: YB==0,795. При наличии выходной КЦ из (7.4) найдем: YB = 0,977.
8 РАСЧЕТ ДИССИПАТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ВТОРОГО ПОРЯДКА
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б. [10].
