Особенности расчета предварительного каскада

4.2.1 Принципиальная электрическая схема предварительного каскада представлена на рисунке 4.3. Обычно этот каскад обеспечивает заданное входное сопротивление многокаскадного УУ в целом. Значение входного сопротивления для УУ ВЧ и СВЧ диапазона частот может составлять порядка нескольких десятков Ом при условии, что требуется согласование входного сопротивления усилителя с характеристическим сопротивлением тракта передачи сигнала, например, с волновым сопротивлением коаксиальной линии или витой пары, либо из требования технического задания обеспечить низкоомный вход.

Рисунок 4.3 – Принципиальная схема предварительного (входного) каскада с параллельной ОС по напряжению и последовательной ОС по току

4.2.2 Значение входного сопротивления каскада с ОЭ обычно составляет величину в несколько сот Ом. Простейшим (но не оптимальным) способом обеспечения в данной ситуации требуемого входного сопротивления является параллельное включение на входе каскада через разделительный конденсатор дополнительного согласующего резистора , номинальная величина которого определяется из следующего соотношения

(4.11)

Решая это уравнение относительно , получаем

(4.12)

где - требуемое входное сопротивление каскада;

- расчетное входное сопротивление каскада (с учетом сопротивления базового делителя).

4.2.3 В остальной части алгоритм расчета входного каскада на средних частотах не отличается от расчетов оконечного и промежуточного каскадов

( п.п. 3.2-3.7, 4.1- 4.2) . Только режим работы по постоянному току выбирается из условий I_kП=(3-5) мА, =( 3-4) В.

4.2.4 Более оптимальным решением согласования является введение во входной каскад, кроме последовательной связи посредством R_ос1,параллельной ООС по напряжению, включив между базой и коллектором резистор R_ос2 и дополнительный резистор (рисунок 4.3). Емкость С_р2 , включенная последовательно с R_ос2, является разделительнойи гальванически развязывает цепи коллектора и базы для сохранения режимов каскада по постоянному току.

При наличии в каскаде комбинированной ООС (последовательной по току и параллельной по напряжению) следует, в первую очередь, определить c учетом влияния последовательной ООС1 по току, а затем использовать полученные значения в выражениях для параллельной ООС2 по напряжению.

4.2.5 Входное сопротивление каскада с учетом параллельной ООС2 по напряжению равно

= ,

(4.13)

где , - соответственно проводимость цепи параллельной ОС2, сопротивление передачи каскада с ОЭ без параллельной ООС2 и входное сопротивление каскада с последовательной ООС 1.

Коэффициент усиления каскада на средних частотах с комбинированной ООС по напряжению равен

(4.14)

Заданное значение коэффициента усиления каскада с параллельной ООС2 можно получить изменением R_ос1 или R_ос2.

4.2.6 Величина разделительной емкости C_рос на нижней граничной частоте выбирается из условия

, для ИУ ,

(4.15)

где - длительность усиливаемого импульса.

4.2.7 Для определения параметров каскада в области ВЧ и НЧ следует сначала воспользоваться соотношениями для каскада с ОЭ без ООС или с последовательной ООС (п. 3.6).

4.2.8 Поскольку входная цепь усилителя вносит искажения в области ВЧ (МВ), то следует также учесть эти искажения, полагая, что постоянная времени входной цепи на ВЧ равна

(4.16)

где и - соответственно входное сопротивление и входная динамическая емкость предварительного каскада усилителя.

4.2.9 После расчета каскада с последовательной ООС в области ВЧ необходимо определить параметры второй, параллельной ООС по напряжению для обеспечения заданной частоты f_в на АЧХ всего УУ.

Для этого в предварительный каскад параллельно сопротивлению вводится емкость , которые образуют вместе частотнозависимую параллельную по напряжению ООС.

Действительно, в этом случае частотный коэффициент передачи с комбинированной ООС определяется выражением

(4.17)

а модуль частотного коэффициента передачи (АЧХ) будет равен

,

(4.18)

где - символ параллельного соединения элементов;

- постоянная времени цепи параллельной ОС по напряжению.

Таким образом, если выбрать равной заданному значению , то решая последнее соотношение относительно , можно обеспечить заданную полосу усиления предварительного каскада и УУ в целом за счет частотнозависимой параллельной ООС.

4.2.8 Выходное сопротивление предварительного каскада с параллельной ООС по напряжению равно

= .

(4.19)

Выходное сопротивление усилителя с параллельной ООС по напряжению также меньше, чем без ООС.