Реферат: Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах 
5.
КОРРЕКЦИЯ ИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
5.1. РАСЧЕТ ИСКАЖЕНИЙ ВНОСИМЫХ
ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
Принципиальная схема
входной цепи каскада приведена на рис. 5.1,а, эквивалентная схема по
переменному току - на рис. 5.1,б.
а) б)
Рис. 5.1
При условии аппроксимации входного сопротивления каскада
параллельной RC-цепью, коэффициент передачи входной
цепи в области верхних частот описывается выражением [1]:
 ,
где  ;
(5.1)
 ;
(5.2)
 ;
 –  входное сопротивление и
входная емкость каскада.
Значение  входной цепи рассчитывается
по формуле (2.5), где вместо  подставляется
величина  .
Пример 5.1. Рассчитать  и  входной цепи, схема которой
приведена на рис. 5.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора
приведены в примере 2.1) и условий:  = 50 Ом и
 = 0,9.
Решение. Из примера 2.1 имеем:  = 126 Ом,  = 196 пФ. Зная  и  из (5.1) получим:  = 0,716. По (5.2) найдем:  = 7×10-9 с. Подставляя
известные  и  в (2.5) определим:  = 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 [7] предложено использовать
схему, приведенную на рис. 5.2.
а) б)
Рис. 5.2
Работа схемы основана на
увеличении сопротивления цепи  с ростом частоты усиливаемого сигнала и компенсации,
благодаря этому, шунтирующего действия входной емкости каскада. Коэффициент
передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением [1]:
 ,
где  ;
(5.3)
 ;
 ;
 ;
(5.4)
 –  входное сопротивление и
входная емкость каскада.
Значение  , соответствующее
оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:
 . (5.5)
При заданном значении  и расчете  по (5.5) верхняя частота полосы
пропускания входной цепи равна:
 , (5.6)
где  .
Пример 5.2. Рассчитать  ,  ,  входной цепи, приведенной
на рис. 5.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены
в примере 2.1) и условий:  = 50 Ом,  = 0,9, допустимое уменьшение
 за счет введения корректирующей
цепи – 5 раз.
Решение. Из примера 5.1 имеем:  = 126 Ом,  = 196 пФ,  = 0,716. Используя
соотношение (5.3) и условия задачи получим:  =
10 Ом. Подставляя  в (5.5) найдем:  = 7,54 нГн. Подставляя
результаты расчетов в (5.6), получим:  =
108 МГц. Используя соотношения (5.4), (2.5) 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. Принципиальная схема
каскада приведена на рис. 5.3,а, эквивалентная схема по переменному току - на
рис. 5.3,б.
а) б)
Рис. 5.3
Особенностью
схемы является то, что при большом значении входной емкости нагружающего
каскада 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
передачи каскада в области верхних частот описывается выражением:
 , (5.7)
где  ;
(5.8)
 ;
 ;
 ;
 –  входное
сопротивление и емкость нагружающего каскада.
При заданном значении  ,  каскада равна:
 , (5.9)
где  .
Формулой (5.9) 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:
 , (5.10)
где  ;
(5.11)
 ;
 ;
 ;
 .
Оптимальная
по Брауде АЧХ достигается при условии:
 . (5.12)
При заданном значении  ,  каскада может быть найдена
после нахождения действительного корня  уравнения:
 , (5.13)
где  .
При известном значении  ,  каскада определяется из
условия:
 . (5.14)
Пример 5.3. Рассчитать  ,  ,  каскада
с параллельной ООС, схема которого приведена на рис. 5.3, при использовании транзистора
КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий:  = 50 Ом,  = 0,9,  = 1,5,  нагружающего каскада – из
примера 4.2 ( = 44 пФ,  = 3590 Ом).
Решение. По известным  и  из (5.11) определим  =75 Ом. Рассчитывая  и  формулы (5.7) найдем, что  . Поэтому следует увеличить значение  . Выберем  = 6. В этом случае из (5.11)
определим:  = 150 Ом. Для данного
значения   .
По формуле (5.9) получим:  = 76 МГц.
Для расширения полосы пропускания рассчитаем  по
(5.12):  =57 нГн. Теперь найдем
действительный корень уравнения (5.13):  ,
и по (5.14) определим:  = 122 МГц.
6.
СОГЛАСОВАННЫЕ КАСКАДЫ С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ
6.1. РАСЧЕТ КАСКАДА С
КОМБИНИРОВАННОЙ ООС
Принципиальная схема
каскада с комбинированной ООС приведена на рис. 6.1,а, эквивалентная схема по
переменному току - на рис. 6.1,б.
а) б)
Рис.6.1
Совместное
использование параллельной ООС по напряжению и последовательной ООС по току
позволяет стабилизировать коэффициент усиления каскада, его входное и выходное
сопротивления. При условии  >> и выполнении равенств:
 (6.1)
схема оказывается согласованной по
входу и выходу с КСВН не более 1,3 в диапазоне частот, где выполняется условие  ³ 0,7. Поэтому взаимное влияние
каскадов друг на друга при их каскадировании отсутствует [8].
При
выполнении условий (6.1), коэффициент передачи каскада от генератора в нагрузку
в области верхних частот описывается выражением:
 , (6.2)
где  ;
(6.3)
 ;
 ;
 ;
 .
Задаваясь значением  , из (6.1) и (6.3) получим:
 . (6.4)
При заданном значении  ,  каскада равна:
 , (6.5)
где  .
В [9] показано, что при
выполнении условий (6.1) ощущаемое сопротивление нагрузки транзистора каскада с
комбинированной ООС равно  , а максимальная амплитуда сигнала, отдаваемого каскадом в
нагрузку, составляет величину:
 , (6.6)
где  - максимальное значение
выходного напряжения отдаваемого транзистором.
Пример 6.1. Рассчитать  ,  ,  каскада приведенного на
рис. 6.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в
примере 2.1) и условий:  = 50 Ом;  =0,9;  =3.
Решение. По известным  и  из (6.4) получим:  =200 Ом. Подставляя  в (6.1) найдем:  =12,5 Ом. Рассчитывая
коэффициенты  ,  формулы (6.2) и
подставляя в (6.5) определим:  =95 МГц.
Теперь по (6.6) можно найти величину потерь выходного сигнала, обусловленных
использованием ООС:  .
6.2.
РАСЧЕТ КАСКАДОВ С ПЕРЕКРЕСТНЫМИ ООС
Принципиальная схема
каскадов с перекрестными ООС приведена на рис. 6.2,а, эквивалентная схема по
переменному току - на рис. 6.2,б.
а) б)
Рис. 6.2
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.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
