Реферат: Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах
РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХУСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Цель работы – получение законченных аналитических выраженийдля расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементовкорректирующих цепей наиболее известных и эффективных схемных решенийпостроения усилительных каскадов на биполярных транзисторах (БТ). Основныерезультаты работы – вывод и представление в удобном для проектирования видерасчетных соотношений для усилительных каскадов с простой индуктивной иистоковой коррекциями, с четырехполюсными диссипативными межкаскаднымикорректирующими цепями четвертого порядков, для входной и выходнойкорректирующих цепей. Для всех схемных решений построения усилительных каскадовна БТ приведены примеры расчета.
ВВЕДЕНИЕВтеории усилителей нет достаточно обоснованных доказательств преимущества использованиятого либо иного схемного решения при разработке конкретного усилительногоустройства. В этой связи проектирование широкополосных усилителей во многом основанона интуиции и опыте разработчика. При этом, разные разработчики, чаще всего,по-разному решают поставленные перед ними задачи, достигая требуемых результатов.Данная работа предназначена для начинающих разработчиков широкополосныхусилителей и содержит: наиболее известные и эффективные схемные решенияпостроения широкополосных усилительных каскадов на БТ; соотношения для ихрасчета по заданным требованиям; примеры расчета. Поскольку, как правило, широкополосныеусилители работают в стандартном 50 либо 75-омном тракте, соотношения для расчетаданы исходя из условий, что оконечные каскады усилителей работают на чисторезистивную нагрузку, а входные каскады усилителей работают от чисторезистивного сопротивления генератора.
1<span Times New Roman"">
ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТАВ соответствии с [1, 2, 3], приведенные ниже соотношения длярасчета усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемызамещения транзистора приведенной на рисунке 1.1, либо на использовании егооднонаправленной модели [2, 3] приведенной на рисунке 1.2.
<img src="/cache/referats/3815/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Рисунок 1.1- Эквивалентная схема Джиаколетто
<img src="/cache/referats/3815/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рисунок 1.2 — Однонаправленная модель
Значенияэлементов схемы Джиаколетто могут быть рассчитаны по паспортным даннымтранзистора по следующим формулам [1]:
<img src="/cache/referats/3815/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> <img src="/cache/referats/3815/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> <img src="/cache/referats/3815/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<img src="/cache/referats/3815/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
<img src="/cache/referats/3815/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1054">
<img src="/cache/referats/3815/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1055">
<img src="/cache/referats/3815/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> <img src="/cache/referats/3815/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> <img src="/cache/referats/3815/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1033">
где<img src="/cache/referats/3815/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1056"> — емкостьколлекторного перехода; <img src="/cache/referats/3815/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> — постоянная временицепи обратной связи; <img src="/cache/referats/3815/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> — статическийкоэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером; <img src="/cache/referats/3815/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> — граничная частота коэффициентапередачи тока в схеме с общим эмиттером; <img src="/cache/referats/3815/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> — ток эмиттера врабочей точке в миллиамперах.
Всправочной литературе значения <img src="/cache/referats/3815/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> и <img src="/cache/referats/3815/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> часто приводятсяизмеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер <img src="/cache/referats/3815/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1059"><img src="/cache/referats/3815/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> значение <img src="/cache/referats/3815/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> следует пересчитать поформуле [1]
<img src="/cache/referats/3815/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
где <img src="/cache/referats/3815/image041.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> — напряжение <img src="/cache/referats/3815/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1062"><img src="/cache/referats/3815/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1063"><img src="/cache/referats/3815/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> — напряжение <img src="/cache/referats/3815/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1064"><img src="/cache/referats/3815/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1065">
Поскольку<img src="/cache/referats/3815/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1066"> и <img src="/cache/referats/3815/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1067"> оказываются многоменьше проводимости нагрузки усилительных каскадов, в расчетах они обычно неучитываются.
Элементысхемы замещения приведенной на рисунке 1.2 могут быть рассчитаны по следующимэмпирическим формулам [4]:
<img src="/cache/referats/3815/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1041"><img src="/cache/referats/3815/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1042"><img src="/cache/referats/3815/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1043"><img src="/cache/referats/3815/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1044">
где <img src="/cache/referats/3815/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> — индуктивность выводабазы; <img src="/cache/referats/3815/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1046"> — индуктивность выводаэмиттера; <img src="/cache/referats/3815/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1047"> — предельное значениенапряжения <img src="/cache/referats/3815/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1068"><img src="/cache/referats/3815/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1048"> — предельное значениепостоянного тока коллектора.
Прирасчетах по эквивалентной схеме, приведенной на рисунке 1.2, вместо <img src="/cache/referats/3815/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> используют параметр <img src="/cache/referats/3815/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1050"> — коэффициент усилениятранзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [2], равный:
<img src="/cache/referats/3815/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1051"><img src="/cache/referats/3815/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> (1.1)
где <img src="/cache/referats/3815/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1053"> — частота, на которойкоэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннегосогласования равен единице; <img src="/cache/referats/3815/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1069"> — текущая частота.
2 РАСЧЕТНЕКОРРЕКТИРОВАННОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
2.1ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.3,где <img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> — сопротивление нагрузки;<img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1088"> — сопротивление в цепиколлектора.
<img src="/cache/referats/3815/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1089">
Рисунок 2.1- Схема оконечного некорректированного каскада.
При отсутствии реактивности нагрузки, полоса пропускания каскадаопределяется параметрами транзистора. В соответствии с [1] коэффициент усилениякаскада в области верхних частот можно описать выражением:
<img src="/cache/referats/3815/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1070">
где <img src="/cache/referats/3815/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1071"> (1.2)
<img src="/cache/referats/3815/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1072"> (1.3)
<img src="/cache/referats/3815/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1090">; (1.4)
<img src="/cache/referats/3815/image094.gif" v:shapes="_x0000_i1073">; (1.5)
<img src="/cache/referats/3815/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1074"><img src="/cache/referats/3815/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1075">
Призаданном уровне частотных искажений
<img src="/cache/referats/3815/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1076">
верхняя частота <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1091"> полосы пропусканиякаскада равна:
<img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1092"><img src="/cache/referats/3815/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1077"> (1.6)
Входноесопротивление каскада может быть аппроксимировано параллельной RCцепью [1]:
<img src="/cache/referats/3815/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1078">; (1.7)
<img src="/cache/referats/3815/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1093">=<img src="/cache/referats/3815/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1094"> (1.8)
Пример 1.1.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1095"><img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1096">, <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1097"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> каскада, приведенногона рисунке 1.3 при использовании транзистора КТ610А (<img src="/cache/referats/3815/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1099"><img src="/cache/referats/3815/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1100"><img src="/cache/referats/3815/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1101">=0,0083 Сим, <img src="/cache/referats/3815/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1102"><img src="/cache/referats/3815/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1103"><img src="/cache/referats/3815/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1104"><img src="/cache/referats/3815/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1079"><img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1080"><img src="/cache/referats/3815/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1081"><img src="/cache/referats/3815/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1082"><img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1105"><img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1106"><img src="/cache/referats/3815/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1083">
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> и <img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1085"> в соответствии с (1.2)имеем <img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1107"><img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1108"> находим <img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1109">=13,3 Ом. По формуле (1.3) найдем <img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1110"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-9с.Подставляя известные <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1111"> и <img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1112"> в соотношение (1.6)получим <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1113"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1114">=196 пФ, <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1115">2.2ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.4,где <img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1127"> — сопротивление в цепи коллектора; <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1128"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1129"> — входное сопротивление и входная емкость нагружающего каскада.
<img src="/cache/referats/3815/image141.gif" v:shapes="_x0000_i1086">
Рисунок 2.2 — Схема промежуточного некорректированногокаскада.
В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в областиверхних частот описывается выражением:
<img src="/cache/referats/3815/image143.gif" v:shapes="_x0000_i1116">
где <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1117"><img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1118"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1130"> (1.9)<img src="/cache/referats/3815/image148.gif" v:shapes="_x0000_i1119"> (1.10)
<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1131"><img src="/cache/referats/3815/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1132"> (1.11)
Значения <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1133"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1134"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1135"> каскада рассчитываютсяпо формулам (1.6), (1.7), (1.8).
Пример 2.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1136"><img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1137">, <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1138"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1139"> каскада приведенногона рисунке 1.4 при использовании транзистора КТ610А (данные транзистораприведены в примере 1.1) и условий <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1140"><img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1120"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1141"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1142"> — из примера 1.
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1121"> и <img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1122"> из (1.9) получим <img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1143"><img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1144"> из (1.11) найдем <img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1145"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1146"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-9с. Подставляя известные <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1147"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1148"> в соотношение (1.6)получим <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1149"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1150"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1151">=196 пФ.3 РАСЧЕТКАСКАДА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ
3.1ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД
Схемакаскада по переменному току приведена на рисунке 3.1.
<img src="/cache/referats/3815/image153.gif" v:shapes="_x0000_i1123">
Рисунок 3.1 — Схема оконечного каскада с высокочастотнойиндуктивной коррекцией.
При отсутствии реактивности нагрузки высокочастотная (ВЧ)индуктивная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимыхтранзистором. В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в областиверхних частот, при оптимальном значении <img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1152">
<img src="/cache/referats/3815/image157.gif" v:shapes="_x0000_i1167"> (1.12)
описывается выражением
<img src="/cache/referats/3815/image159.gif" v:shapes="_x0000_i1124">
где <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1125"><img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1126"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1168"> (1.13)<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1169"><img src="/cache/referats/3815/image163.gif" v:shapes="_x0000_i1170"> 1.14)
<img src="/cache/referats/3815/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1171"><img src="/cache/referats/3815/image167.gif" v:shapes="_x0000_i1172"> (1.15)
<img src="/cache/referats/3815/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1153"> (1.16)
<img src="/cache/referats/3815/image170.gif" v:shapes="_x0000_i1173"><img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1154">
Призаданном <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1174"><img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1175"> каскада равна:
<img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1176"> =<img src="/cache/referats/3815/image173.gif" v:shapes="_x0000_i1155">. (1.17)
Значения <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1177"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1178"> каскада рассчитываютсяпо формулам (1.7), (1.8).
Пример 3 Рассчитать <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1179"><img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1180"><img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1181"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1182"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1183"> каскада с ВЧ индуктивнойкоррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.1, при использованиитранзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1184"><img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1156"><img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1185">
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1157"> и <img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1158"> из (1.13) получим <img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1186"><img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1187"> из (1.14) найдем <img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1188"> <img src="/cache/referats/3815/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1189"> по (1.16) и подставляяв (1.12) получим <img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1190"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-9Гн. Определяя <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">tкпо (1.15)и подставляя в (1.17) определим <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1191"> <img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1192"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1193">3.2ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД
Схемакаскада по переменному току приведена на рисунке 3.2.
<img src="/cache/referats/3815/image178.gif" v:shapes="_x0000_i1159">
Рисунок 3.2- Схема промежуточного каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией
В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в областиверхних частот, при оптимальном значении <img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1194"> равном
<img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1195">=<img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1196"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
<img src="/cache/referats/3815/image180.gif" v:shapes="_x0000_i1160"> (1.18)определяетсявыражением:
<img src="/cache/referats/3815/image182.gif" v:shapes="_x0000_i1161">
где <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1162"><img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1163"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1197"> (1.19)<img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1198"> =<img src="/cache/referats/3815/image186.gif" v:shapes="_x0000_i1164"> (1.20)
<img src="/cache/referats/3815/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1212"><img src="/cache/referats/3815/image188.gif" v:shapes="_x0000_i1213"> (1.21)
<img src="/cache/referats/3815/image190.gif" v:shapes="_x0000_i1214"><img src="/cache/referats/3815/image192.gif" v:shapes="_x0000_i1165"> (1.22)
<img src="/cache/referats/3815/image170.gif" v:shapes="_x0000_i1215"> и <img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1166"> определяютсявыражениями (1.4), (1.5). Значения <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1216"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1217"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1218"> каскада рассчитываютсяпо формулам (1.17), (1.7), (1.8).
Пример 4.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1219"><img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1220"><img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1221"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1222"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1223"> каскада с ВЧ индуктивнойкоррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.2, при использованиитранзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) и условий: <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1224"><img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1199"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1225"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1226">
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1200"> и <img src="/cache/referats/3815/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1201"> из (1.19) получим <img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1227"><img src="/cache/referats/3815/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1228"> из (1.20) найдем <img src="/cache/referats/3815/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1229"><img src="/cache/referats/3815/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1230"> по (1.22) и подставляяв (1.18) получим <img src="/cache/referats/3815/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1231"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-9Гн. Определяя <img src="/cache/referats/3815/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1232"><img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1233"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1234"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1235">4 РАСЧЕТКАСКАДА С ЭМИТТЕРНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ
4.1ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД
Схемакаскада по переменному току приведена на рисунке 4.1.
<img src="/cache/referats/3815/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1202">
Рисунок4.1. Схема оконечного каскада с эмиттерной коррекцией
При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекциявводится для коррекции искажений АЧХ, вносимых транзистором, увеличиваяамплитуду напряжения эмиттер-база с ростом частоты. В соответствии с [1], модулькоэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выборе элементовкоррекции <img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1236"><img src="/cache/referats/3815/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1237"> соответствующимиоптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением
<img src="/cache/referats/3815/image199.gif" v:shapes="_x0000_i1203"> (1.23)
где <img src="/cache/referats/3815/image201.gif" v:shapes="_x0000_i1238"><img src="/cache/referats/3815/image203.gif" v:shapes="_x0000_i1204">;
<img src="/cache/referats/3815/image205.gif" v:shapes="_x0000_i1239"><img src="/cache/referats/3815/image207.gif" v:shapes="_x0000_i1240"> (1.24)
<img src="/cache/referats/3815/image209.gif" v:shapes="_x0000_i1205"> — глубина ООС; (1.25)
<img src="/cache/referats/3815/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1206"> (1.26)
<img src="/cache/referats/3815/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1207"> (1.27)
<img src="/cache/referats/3815/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1208"> (1.28)
При заданном значении <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1241"><img src="/cache/referats/3815/image219.gif" v:shapes="_x0000_i1242"> определяетсявыражением
<img src="/cache/referats/3815/image221.gif" v:shapes="_x0000_i1209"> . (1.29)
Подставляя <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1247"> и <img src="/cache/referats/3815/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1248"> в (1.23) можнополучить:
<img src="/cache/referats/3815/image226.gif" v:shapes="_x0000_i1210"> (1.30)
где <img src="/cache/referats/3815/image228.gif" v:shapes="_x0000_i1211">
Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией можетбыть аппроксимировано параллельной RC-цепью [1].
<img src="/cache/referats/3815/image230.gif" v:shapes="_x0000_i1243"> (1.31)
<img src="/cache/referats/3815/image232.gif" v:shapes="_x0000_i1249"> (1.32)
Пример 5.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1250"><img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1251"><img src="/cache/referats/3815/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1252"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1253"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1254"> каскада с эмиттернойкоррекцией схема которого приведена на рисунке 4.1, при использованиитранзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий <img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1255"><img src="/cache/referats/3815/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1256"><img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1257"> = 50 Ом.
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1258"><img src="/cache/referats/3815/image245.gif" v:shapes="_x0000_i1259"> и <img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1260"> из (5.2) получим <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1261"><img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1262"> в (1.25) и (1.29)найдем <img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1263"><img src="/cache/referats/3815/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1264"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1265"> по (1.28) и подставляяв (1.26), (1.27) получим <img src="/cache/referats/3815/image248.gif" v:shapes="_x0000_i1266"><img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1267"><img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1268"><img src="/cache/referats/3815/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1269"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1270"> и <img src="/cache/referats/3815/image250.gif" v:shapes="_x0000_i1271"> из (1.30) определим <img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1272"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1273"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1274">
4.2ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.10.
<img src="/cache/referats/3815/image252.gif" v:shapes="_x0000_i1244">
Рисунок4.2. Схема промежуточного каскада с эмиттерной
коррекцией
В соответствии с [1]модуль коэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выбореэлементов коррекции соответствующими оптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением(1.23). В данном случае, при заданном значении <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1275"><img src="/cache/referats/3815/image219.gif" v:shapes="_x0000_i1276"> определяется изсоотношения:
<img src="/cache/referats/3815/image254.gif" v:shapes="_x0000_i1245"> (1.33)
где <img src="/cache/referats/3815/image256.gif" v:shapes="_x0000_i1246">
Значения<img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1277"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1278"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1279"> каскада рассчитываютсяпо формулам (1.30), (1.31), (1.32), при этом в (1.24), (1.28) и (1.31) величина<img src="/cache/referats/3815/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1280"> заменяется на <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1281">.
Пример 6.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1282"><img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1283"><img src="/cache/referats/3815/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1284"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1285"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1286"> каскада с эмиттернойкоррекцией, схема каскада приведена на рисунке 4.2, при использованиитранзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий: <img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1287"><img src="/cache/referats/3815/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1288"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1289"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1290">
Решение.Поизвестным <img src="/cache/referats/3815/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1301"><img src="/cache/referats/3815/image245.gif" v:shapes="_x0000_i1302"> и <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1303"> из (1.24) получим <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1304"><img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1305"> в (1.25) найдем <img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1306"><img src="/cache/referats/3815/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1307"> и <img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1308"><img src="/cache/referats/3815/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1309"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1310"> по (1.28) и подставляяв (1.26), (1.27) получим <img src="/cache/referats/3815/image248.gif" v:shapes="_x0000_i1311"><img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1312"><img src="/cache/referats/3815/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1313"><img src="/cache/referats/3815/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1314"><img src="/cache/referats/3815/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1315"><img src="/cache/referats/3815/image250.gif" v:shapes="_x0000_i1316"> из (1.30) определим <img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1317"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1318"><img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1319">
5 КОРРЕКЦИЯИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
5.1 РАСЧЕТИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
Схемавходной цепи каскада по переменному току приведена на рисунке 5.1, где <img src="/cache/referats/3815/image258.gif" v:shapes="_x0000_i1320"> — внутреннеесопротивление источника сигнала.
<img src="/cache/referats/3815/image260.gif" v:shapes="_x0000_i1291">
Рисунок 5.1. Схема входной цепи некорректированного каскада
При условии аппроксимациивходного сопротивления каскада параллельной RC-цепью, коэффициент передачи входной цепи в области верхнихчастот описывается выражением [1]:
<img src="/cache/referats/3815/image262.gif" v:shapes="_x0000_i1292">
где <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1293"><img src="/cache/referats/3815/image264.gif" v:shapes="_x0000_i1321"> (1.34)
<img src="/cache/referats/3815/image266.gif" v:shapes="_x0000_i1322"><img src="/cache/referats/3815/image268.gif" v:shapes="_x0000_i1323"> (1.35)
<img src="/cache/referats/3815/image270.gif" v:shapes="_x0000_i1324">=<img src="/cache/referats/3815/image272.gif" v:shapes="_x0000_i1294">
<img src="/cache/referats/3815/image274.gif" v:shapes="_x0000_i1295">=<img src="/cache/referats/3815/image276.gif" v:shapes="_x0000_i1296">
Значение <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1325"> входной цепирассчитывается по формуле (1.6).
Пример 7.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1297"> и <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1326"> входной цепиприведенной на рисунке 5.1, при работе каскада на транзисторе КТ610А (данныетранзистора приведены в примере 1.1) от генератора с <img src="/cache/referats/3815/image278.gif" v:shapes="_x0000_i1298"><img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1327">
Решение.Из примера 1 имеем: <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1328"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1329">=196 пФ. По формуле (1.34) получим: <img src="/cache/referats/3815/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1299"><img src="/cache/referats/3815/image266.gif" v:shapes="_x0000_i1330"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-9с. Подставляя известные <img src="/cache/referats/3815/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1331"> и <img src="/cache/referats/3815/image266.gif" v:shapes="_x0000_i1332"> в (1.6) найдем: <img src="/cache/referats/3815/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1333">5.2 РАСЧЕТВХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ
Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшиеискажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропусканиявходных цепей в [5] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 5.2.
<img src="/cache/referats/3815/image281.gif" v:shapes="_x0000_i1300">
Рисунок 5.2. Схема коррекции входной цепи
Работа схемы основана на увеличении сопротивления цепи <img src="/cache/referats/3815/image283.gif" v:shapes="_x0000_i1334"> с ростом частоты длякомпенсации шунтирующего действия входной емкости каскада. При заданном значении<img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1335"> и выборе <img src="/cache/referats/3815/image287.gif" v:shapes="_x0000_i1336">
<img src="/cache/referats/3815/image289.gif" v:shapes="_x0000_i1337">
где <img src="/cache/referats/3815/image291.gif" v:shapes="_x0000_i1338"> (1.42)
<img src="/cache/referats/3815/image293.gif" v:shapes="_x0000_i1339">
<img src="/cache/referats/3815/image295.gif" v:shapes="_x0000_i1340">
<img src="/cache/referats/3815/image297.gif" v:shapes="_x0000_i1341">
<img src="/cache/referats/3815/image299.gif" v:shapes="_x0000_i1342"> (1.43)
<img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1354"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1355"> — входноесопротивление и входная емкость каскада.
Призаданном значении <img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1356"><img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1357"> входной цепи равна:
<img src="/cache/referats/3815/image301.gif" v:shapes="_x0000_i1343"> (1.44)
где <img src="/cache/referats/3815/image303.gif" v:shapes="_x0000_i1344">
Пример 1.8.Рассчитать<img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1345"><img src="/cache/referats/3815/image306.gif" v:shapes="_x0000_i1346"><img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1358"> входной цепи приведеннойна рисунке 5.2 при работе на каскад с параметрами, данными в примере 7,при уменьшении <img src="/cache/referats/3815/image308.gif" v:shapes="_x0000_i1359"> за счет введения <img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1347"> в пять раз посравнению с некорректированной входной цепью, и при <img src="/cache/referats/3815/image278.gif" v:shapes="_x0000_i1348">=50 Ом, <img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1360">
Решение.Из примера7 имеем: <img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1361"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1362"><img src="/cache/referats/3815/image308.gif" v:shapes="_x0000_i1363">=0,716. Из соотношения (1.42) и условий задачи получим: <img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1349"><img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1350"> в (1.43) найдем: <img src="/cache/referats/3815/image306.gif" v:shapes="_x0000_i1351"><img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1364"><img src="/cache/referats/3815/image285.gif" v:shapes="_x0000_i1352"> <img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1365"> каскада оказываетсяравной 50 МГц.
5.3 РАСЧЕТКАСКАДА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Для исключения потерь в усилении, обусловленных использованиемвходной корректирующей цепи (см. раздел 5.2), в качестве входного каскада можетбыть использован каскад с параллельной ООС, схема которого приведена на рисунке5.3.
<img src="/cache/referats/3815/image315.gif" v:shapes="_x0000_i1353">
<img src="/cache/referats/3815/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1385"><img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1386"> — входныесопротивление и емкость нагружающего каскада
Рисунок 5.3 Схема каскада с параллельной ООС
Особенностью схемы является то, что при большом значении <img src="/cache/referats/3815/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1387"> и глубокой ООС (<img src="/cache/referats/3815/image317.gif" v:shapes="_x0000_i1366"> мало) в схеме, дажепри условии <img src="/cache/referats/3815/image319.gif" v:shapes="_x0000_i1367">=0, появляется выброс на АЧХ в области верхних частот.Поэтому расчет каскада следует начинать при условии:<img src="/cache/referats/3815/image319.gif" v:shapes="_x0000_i1368">=0. В этом случае коэффициент усиления каскада в областиверхних частот определяется выражением:
<img src="/cache/referats/3815/image322.gif" v:shapes="_x0000_i1369"> (1.45)
где <img src="/cache/referats/3815/image324.gif" v:shapes="_x0000_i1370">; (1.46)
<img src="/cache/referats/3815/image326.gif" v:shapes="_x0000_i1371">
<img src="/cache/referats/3815/image328.gif" v:shapes="_x0000_i1372">;
<img src="/cache/referats/3815/image330.gif" v:shapes="_x0000_i1373">.
Призаданном значении <img src="/cache/referats/3815/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1388"><img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1389"> каскада равна:
<img src="/cache/referats/3815/image332.gif" v:shapes="_x0000_i1374"> (1.47)
где <img src="/cache/referats/3815/image334.gif" v:shapes="_x0000_i1375">
Формулой (1.47) можно пользоваться в случае, если <img src="/cache/referats/3815/image336.gif" v:shapes="_x0000_i1376"><img src="/cache/referats/3815/image338.gif" v:shapes="_x0000_i1377"> схема имеет выброс наАЧХ и следует увеличить <img src="/cache/referats/3815/image340.gif" v:shapes="_x0000_i1390">.
Если окажется, что при <img src="/cache/referats/3815/image342.gif" v:shapes="_x0000_i1378"> <img src="/cache/referats/3815/image344.gif" v:shapes="_x0000_i1391"><img src="/cache/referats/3815/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1392"> меньше требуемогозначения, следует ввести <img src="/cache/referats/3815/image346.gif" v:shapes="_x0000_i1393">. В этом случае коэффициент усиления каскада в областиверхних частот описывается выражением:
<img src="/cache/referats/3815/image348.gif" v:shapes="_x0000_i1379"> (1.48)
где<img src="/cache/referats/3815/image324.gif" v:shapes="_x0000_i1380">;
<img src="/cache/referats/3815/image350.gif" v:shapes="_x0000_i1381"></span