Определение основных параметров оконечного каскада в области верхних частот (малых времен)

3.6.1 Определяется прежде всего коэффициент усиления каскада в области средних частот

,

(3.65)

где U_k, I_k, U_вхТ, I_б – переменные составляющие напряжения и тока коллектора, напряжения и тока базы соответственно;

– низкочастотное значение крутизны транзистора в рабочей точке

( п. 3.3.4).

Для ИУ однополярного сигнала следует определять для усредненного тока коллектора , рассчитанного по соотношению

3.6.2 Затем в области верхних частот (ВЧ) (малых времен (МВ)) оценивается заданное значение постоянной времени каскада определяемое требуемыми в ТЗ значениями частотных искажений и верхней граничной частотой f _в полосы пропускания усилителя

-для ШУ с заданными верхней граничной частотой и коэффициентом частотных искажений

(3.66)

где - доля частотных искажений (в относительных единицах), распределенных на каскад;

-для ИУ

,

(3.67)

где - время установления фронта нарастания сигнала, распределенное на каскад.

3.6.3 Следующим шагом находится ожидаемое значение постоянной в области ВЧ (МВ)

,

(3.68)

или

,

(3.69)

где - постоянные времени, характеризующие соответственно инерционность транзистора, влияние внутренней отрицательной обратной связи (ООС) и емкостной составляющей нагрузки.

- емкость нагрузки выходного каскада. Если не задана для выходного каскада, то можно выбрать ориентировочно

Формула 3.69 верна при условии, что >> и >> . В практических схемах данные условия почти всегда соблюдаются. Если , то ожидаемые искажения будут не более заданных значений.

3.6.3 В противном случае, т.е. когда незначительно отличается от необходимо уменьшить путем снижения , например, уменьшением номинала в выражении (3.1). После этого следует уточнить координаты рабочей точки и остальные параметры, т.е. повторить цикл вычислений, аналогичный последовательности, рассмотренной выше.

3.6.4 Если по каким-либо причинам уменьшение нежелательно, например, при требовании согласования выхода усилителя с нагрузкой, то следует, если имеется запас по коэффициенту усиления, ввести в каскад ООС путем включения резистора R_ОС последовательной обратной связи по току (см. рисунок 3.4), полагая, что уменьшится на величину глубины обратной связи. В этом случае необходимо уменьшить R_Э на величину R_ОС, чтобы не изменять режимы по постоянному току.

Если введение ООС нежелательно (невысокое значение ожидаемого ), то необходимо применить транзистор с большей предельной частотой .

3.6.5 Глубину ООС при последовательной связи по току можно определить из выражения

. (3.70)

Крутизна транзистора с учетом ООС будет равна

.

(3.71)

Подставляя вместо в выражения (3.65), получаем значение коэффициента усиления

(3.72)

Постоянная времени каскада в области ВЧ (МВ) с учетом ООС будет равна

(3.73)

3.6.6 Если полученные значения и удовлетворяют заданным в ТЗ, то определяют входные параметры каскада

а) входное сопротивление каскада

,

(3.74)

где - сопротивление базового делителя (параллельное соединение и );

- входное сопротивление транзистора в схеме ОЭ без ООС, которое равно

;

(3.75)

При наличии в каскаде ООС следует в (3.74) для входного сопротивления учесть влияние ООС, т.е. рассчитать R_вхТос.

б) входную динамическую емкость каскада

(3.76)

При наличии в каскаде ООС следует в последнем выражении брать вместо .

3.6.7 В заключение определяются характеристики оконечного каскада в области верхних частот, т.е АЧХ, ЛАЧХ, а также ожидаемый коэффициент частотных искажений М_вi соответственнопо формулам

,	(3.77)
,	(3.78)
,	(3.79)

где - верхняя частота среза АЧХ оконечного каскада, определяемая через постоянные времени или при наличии ООС, которые находятся соответственно из выражений

,

(3.80)

(3.81)