Рефераты. Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах

3. РАСЧЕТ КАСКАДА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

3.1. ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рис. 3.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рис. 3.1,б.

а) б)

Рис. 3.1

При отсутствии реактивности нагрузки высокочастотная индуктивная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором. Корректирующий эффект в схеме достигается за счет возрастания сопротивления коллекторной цепи с ростом частоты усиливаемого сигнала и компенсации, благодаря этому, шунтирующего действия выходной емкости транзистора.

В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних частот, при оптимальном значении равном:

, (3.1)

описывается выражением:

,

где ; (3.2)

; (3.3)

; (3.4)

; (3.5)

и рассчитываются по (2.3) и (2.4).

При заданном значении , каскада равна:

=. (3.6)

Значения , каскада рассчитываются по формулам (2.6), (2.7).

Пример 3.1. Рассчитать , , , , каскада с ВЧ индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий = 50 Ом; = 0,9; = 10.

Решение. По известным и из (3.2) получим = 10,5 Ом. Зная из (3.3) найдем = 13,3 Ом. Рассчитывая по (3.5) и подставляя в (3.1) получим = 13,710-9 Гн. Определяя к по (3.4) и подставляя в (3.6) определим = 350 МГц. По формулам (2.6), (2.7) найдем = 196 пФ, = 126 Ом.

3.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема промежуточного каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рис. 3.2,а, эквивалентная схема по переменному току - на рис. 3.2,б.

а) б)

Рис. 3.2

В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних частот, при оптимальном значении равном:

, (3.7)

определяется выражением:

,

где ; (3.8)

; (3.9)

; (3.10)

; (3.11)

- входное сопротивление и емкость нагружающего каскада;

и рассчитываются по (2.3) и (2.4).

Значения , , каскада рассчитываются по формулам (3.6), (2.6), (2.7).

Пример 3.2. Рассчитать , , , , каскада с ВЧ индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рис. 3.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий: = 0,9; = 10; , нагружающего каскада - из примера 2.1.

Решение. По известным и из (3.8) получим = 10,5 Ом. Зная из (3.9) найдем = 11,5 Ом. Рассчитывая по (3.11) и подставляя в (3.7) получим = 34,710-9 Гн. Определяя по (3.10) и подставляя в (3.6) определим = 308 МГц. По формулам (2.6), (2.7) найдем = 196 пФ, = 126 Ом.

4. РАСЧЕТ КАСКАДА С ЭМИТТЕРНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

4.1. ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема каскада с эмиттерной коррекцией приведена на рис. 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 4.1,б, где - элементы коррекции. При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер с ростом частоты усиливаемого сигнала.

а) б)

Рис. 4.1

В соответствии с [1], коэффициент передачи каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции и соответствующими оптимальной по Брауде форме АЧХ, описывается выражением:

, (4.1)

где ;

- нормированная частота;

;

; (4.2)

; (4.3)

- глубина ООС; (4.4)

; (4.5)

; (4.6)

. (4.7)

При заданном значении , значение определяется выражением:

. (4.8)

Подставляя известные и в (4.1) найдем:

, (4.9)

где .

Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью [1]:

; (4.10)

. (4.11)

Пример 4.1. Рассчитать , , , , каскада с эмиттерной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 4.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий: = 0,9; = 10; = 100 Ом.

Решение. По известным , , и из (4.2), (4.3) получим: = 4,75. Подставляя в (4.4) и (4.8) найдем = 4 Ом; = 1,03. Рассчитывая по (4.7) и подставляя в (4.5), (4.6) получим: = 50,5 пФ. По известным , , , и из (4.9) определим: = 407 МГц. По формулам (4.10), (4.11) найдем = 71 пФ, = 600 Ом.

4.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема промежуточного каскада с эмиттерной коррекцией приведена на рис. 4.2,а, эквивалентная схема по переменному току - на рис. 4.2,б.

а) б)

Рис. 4.2

, (4.12)

где ;

- нормированная частота;

;

; (4.13)

; (4.14)

- глубина ООС; (4.15)

; (4.16)

; (4.17)

; (4.18)

; (4.19)

- входное сопротивление и емкость нагружающего каскада;

и рассчитываются по (2.3) и (2.4).

При заданном значении , значение определяется выражением:

, (4.20)

Подставляя известные и в (4.12) найдем:

, (4.21)

где .

Входное сопротивление и входная емкость каскада рассчитываются по соотношениям (4.10) и (4.11).

Пример 4.2. Рассчитать , , , , промежуточного каскада с эмиттерной коррекцией, схема которого приведена на рис. 4.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 2.1) и условий: = 0,9; =10; , нагружающего каскада - из примера 4.1; .

Решение. По известным , и из (4.13) получим: = 28,5. Подставляя в (4.15) найдем: = 29 Ом. Рассчитывая по формуле (4.19) значение n и подставляя его в (4.20) определим: = 0,76. Зная , по (4.16) и (4.17) рассчитаем: = 201 пФ. По известным , , , и из (4.21) найдем: = 284 МГц. По формулам (4.10), (4.11) определим: = 44 пФ; =3590 Ом.

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: = 710-9 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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5