Реферат: Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах

определяется выражением:

где =×;                                                                            (1.19)

 =;                                                            (1.20)

=;                                                                           (1.21)

=,                              (1.22)

 и  определяются выражениями (1.4), (1.5). Значения , ,  каскада рассчитываются по формулам (1.17), (1.7), (1.8).

Пример 4. Рассчитать , , , , каскада с ВЧ индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) и условий: =0,9; =10; , - из примера 3.

Решение. По известным  и  из (1.19) получим =10,5 Ом. Зная  из (1.20) найдем =11,5 Ом. Рассчитывая  по (1.22) и подставляя в (1.18) получим =34,7×10-9 Гн. Определяя по (1.21) и подставляя в (1.17) определим =308 МГц. По формулам (1.7), (1.8) найдем =196 пФ, =126 Ом.

4 РАСЧЕТ КАСКАДА С ЭМИТТЕРНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

4.1 ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Схема оконечного каскада с эмиттерной коррекцией

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)

Страницы: 1, 2, 3, 4