Расчет промежуточного каскада

4.1.1 Исходными данными для проектирования промежуточного каскада являются

-требуемый коэффициент усиления на средних частотах;

-максимально допустимый коэффициент частотных искажений ;

-максимальное выходное напряжение сигнала ;

-величина и характер источника сигнала и нагрузки (результаты расчета предварительного и оконечного каскадов).

4.1.2 Нагрузкой промежуточных каскадов являются входное сопротивление и входная динамическая емкость оконечного каскада.

4.1.3 При выборе типа транзистора промежуточных каскадов следует использовать рекомендации, приведенные в п. 3.2.

4.1.4 В большинстве случаев требуемые предельные значения U_кэmax и , определенные по соотношениям, приведенным в подразделе 3.2, оказываются значительно меньшими аналогичных справочных значений для маломощных транзисторов, что указывает на малосигнальный режим работы каскада. Следовательно, транзистор необходимо выбирать с меньшими предельно допустимыми значениями I_кдоп,U_кдоп, Р_кдоп .

Оценим значение максимального выходного напряжения каскада

=

(4.1)

где , - соответственно максимальное выходное напряжение и коэффициент усиления оконечного каскада.

Таким образом, основным критерием выбора транзистора являются параметр и тип проводимости.

4.1.5 При расчете требуемого режима транзисторов промежуточных каскадов по постоянному току следует ориентироваться на соотношения, приведенные в подразделе 3.4. Однако при малосигнальном режиме следует ориентироваться на тот режим транзистора, при котором приводятся его основные справочные данные (обычно для маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов U_кП=(3…10)В и I_кП=(3…10)мА. Расчет параметров эквивалентной схемы транзистора следует проводить согласно подразделу 3.3.

4.1.6 Один из вариантов принципиальной схемы промежуточного каскада с ОЭ приведен на рисунке 4.1. Расчет цепей питания и термостабилизации проводится по соотношениям, приведенным в подразделе 3.5.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема промежуточного каскада

Обычно напряжение источника питания для промежуточных каскадов, рассчитанное по соотношению (3.2), получается меньше, чем для оконечного каскада.

Чтобы питание подавать на все каскады усилителя от одного источника питания, промежуточные каскады следует подключать к нему через фильтрующую цепь, которая выполняет также роль развязывающего фильтра для устранения паразитной обратной связи между каскадами через внутреннее сопротивление источника питания. Кроме того, необходимо цепь базового делителя включать после фильтрующей цепи с целью ослабления паразитных помех по питанию, как показано на рисунке 4.1.

4.1.7 При параллельном включении фильтрующей цепи номиналы ее элементов определяются из следующих соотношений

	(4.2)
	(4.3)

где - напряжение источника питания оконечного каскада.

- напряжение питания промежуточного каскада.

В случае ИУ частота , где - длительность импульса.

4.1.8 Для промежуточного каскада R_экв можно задавать значительно большим, чем для оконечного каскада, т.к. не требуется согласования с нагрузкой. Требуемое значение номинала можно определить через значение эквивалентного сопротивления из соотношения (3.34) при известной нагрузке (входное сопротивление оконечного каскада).

4.1.9 Расчет промежуточных каскадов в области ВЧ (МВ) в принципе не отличается от расчета оконечного каскада, включая и критерии выбора цепи ООС. При использовании соотношений, приведенных в подразделе 3.6, следует заменять и соответственно на и оконечного каскада.

4.1.10 В ситуации, когда последующего каскада относительно велика (десятки пикофарад), с целью уменьшения ее влияния на рассчитываемого каскада возможно применение эмиттерного повторителя - каскада с общим коллектором (ОК). Вариант промежуточного каскада по схеме ОК и непосредственной межкаскадной связью с оконечным каскадом по схеме ОЭ приведен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Промежуточный каскад по схеме ОК с непосредственной связью с оконечным каскадом по схеме ОЭ

4.1.11 Резистор рассчитывается из условия обеспечения режима транзистора VT2 аналогично резистору базового делителя R_б2 (см. рисунок 3.4) с учетом того, что роль источника тока здесь играет транзистор VT1, ток покоя эмиттера которого делится на ток через сопротивление и ток базы транзистора VT2. При оценке термонестабильности VT2 следует учесть то обстоятельство, что уход тока коллектора (и тока эмиттера) транзистора VT1 будет усилен транзистором VT2 в раз, поэтому термостабилизация предоконечного каскада на VT1 должна быть достаточно жесткой. При расчете коэффициентов термостабилизации для конечного каскада (подраздел 3.5) следует полагать , т.е. выходное сопротивление транзистора VT1 со стороны эмиттера (S₀₁ – крутизна транзистора VT1).

4.1.12 Расчет эмиттерного повторителя на транзисторе VT1 рекомендуется вести в следующей последовательности:

а) определяется эквивалентное сопротивление нагрузки

(4.4)

где _Т2 - входное сопротивление второго каскада.

Если в оконечном каскаде используется последовательная ОС (R_ос на рисунке 4.2), то вместо _Т необходимо использовать выражение для входного сопротивления с учетом этой связи;

б) рассчитывается глубина последовательной ООС по напряжению

(4.5)

в) проводится расчет каскада в области ВЧ (МВ) по методике подраздела 3.6 (аналогично расчету каскада с ОЭ);

г ) определяются параметры каскада с ОК

	(4.6)
,	(4.7)
	(4.8)
.	(4.9)

4.1.13 В некоторых случаях комбинация каскадов ОК-ОЭ (каскодная схема) может быть эффективнее другой каскодной схемы ОЭ-ОЭ.

Поскольку выходное сопротивление каскада с ОК носит индуктивный характер, то с целью устранения возможной неравномерности АЧХ или возбуждения необходимо, чтобы резонанс параллельного контура, образованного и второго каскада, лежал вне полосы рабочих частот. Частота резонанса определяется по формуле Томпсона, а - из соотношения

(4.10)

где m=(1,2 ... 1,6).