А.1 В технических требованиях к расчету многокаскадного усилителя обычно задается структурная схема, общий коэффициент усиления, частотные искажения в области верхних и нижних частот, выходное сопротивление источника сигнала, сопротивление и емкость нагрузки, и другие параметры.
Нагрузкой источника сигнала является комплексное входное сопротивление предварительного усилителя, который, в свою очередь, нагружен на комплексное входное сопротивление промежуточного каскада
(см. рисунок 3.1). Нагрузкой промежуточного каскада является комплексное входное сопротивление оконечного каскада.
При расчете усилителя в области нижних частот (больших времен для ИУ) нижняя граничная частота будет определяться постоянными времени, зависящими от значений разделительных конденсаторов Ср1…Ср4 и соответствующих входных и выходных сопротивлений каскадов, а также от значений блокировочных емкостей в цепях эмиттеров.
В процессе расчета верхней граничной частоты (область малых времен для ИУ) полосы пропускания усилителя необходимо учитывать величины
-постоянной времени tb = ta /(1-a) коэффициента передачи тока транзистора в схеме ОЭ, определяемой через ta =1/2пfa ;
-постоянной времени коллекторной цепи внутренней обратной связи транзистора
-постоянных времени интегрирующих цепей нагрузки каждого каскада
-постоянной времени частотнозависимой цепи обратной связи предварительного усилителя в случае ее использования.
А.2 В процессе выполнения проекта необходимо выполнить
-расчет числа каскадов УУ в целом;
-распределение заданного значения коэффициента усиления по каскадам;
-распределение по каскадам величины частотных искажений так, чтобы их суммарная величина не превосходила заданных значений;
-выбор транзисторов, выбор рабочих точек, расчет режимных резисторов и нестабильности параметров точки покоя для предварительного, промежуточного и выходного каскадов;
-расчет каждого каскада усилителя по переменному току в области средних частот без учета и с учетом местной обратной связи, определение коэффициента усиления по напряжению Kо и по мощности Кр, входного Rвх и выходного Rвыхсопротивлений, КПД каскада;
-расчет каждого каскада усилителя по переменному току в области верхних частот, т.е. определение постоянных времени, перечисленных в п. А1, построение АЧХ, ЛАЧХ и нахождение верхней граничной частоты fв, коэффициента частотных искажений Мв ;
-расчет каждого каскада усилителя по переменному току в области нижних частот, т.е. определение постоянных времени, перечисленных в п. А1, построение АЧХ, ЛАЧХ и нахождение нижней граничной частоты fн, , коэффициента частотных искажений Мв;
-расчет входного и выходного сопротивлений и входной динамической емкости;
-расчет результирующих параметров УУ в целом с использованием результатов расчетов каждого каскада и проверка на соответствие заданных в ТЗ параметров;
-моделирование каждого каскада усилителя с помощью пакетов программ схемотехнического проектирования (Electronics Workbench, PSPICE и др.) и сравнение компьютерных результатов расчета с результатами ручного расчета;
-проектирование печатной платы, макетирование и настройка УУ в целом.
А.3 Технические требования к многокаскадному УУ, генератору входных сигналов, нагрузке приведены в таблице А.1.
Таблица А.1 – Исходные данные к проектированию УУ
Параметр
Вариант исходных данных
K0, дБ
Uвых.макс,, В
5,0
4,0
3,0
2,5
2,0
1,5
Rг,,Ом
200,0
150,0
120,0
75,0
50,0
50,0
Rвх,, Ом
200,0
150,0
120,0
75,0
50,0
50,0
Rвых,, Ом
200,0
150,0
120,0
75,0
50,0
50,0
Rн, Ом
200,0
150,0
120,0
75,0
50,0
Сн, пФ
15,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
fн, кГц
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
fв, МГц
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
Мн, дБ
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Мв, дБ
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Кг, дБ
Оценка расчетных значений (по формулам)
Расчеты следует начинать с равномерного распределения коэффициента усиления и частотных искажений по каскадам. В процессе расчетов значения этих параметров обычно перераспределяют для снижения требований к какому-либо каскаду, как правило, к оконечному или промежуточному каскаду.
Приложение Б
(обязательное)
Пример расчета оконечного каскада широкополосного усилителя
Б.1 Требования ТЗ
-коэффициент усиления по напряжению на средних частотах K0 =40 дБ;
-сопротивление генератора Rг =10 Ом;
- выходное максимальное амплитудное значения напряжения усилителя Uвых.max =3В;
-входное сопротивление Rвх=75 Ом;
-входная емкость Свх=5 пФ;
-сопротивление нагрузки Rн= 300 Ом;
-емкость нагрузки Сн=3 пФ;
-полоса пропускания Df=40 МГц;
-нижняя частота среза fн=1МГц;
-верхняя частота среза fв=41 МГц;
-коэффициенты частотных искажений М и М соответственно не более 10 дБ и 2 дБ;
-коэффициент нелинейных искажений Кг не более 2 дБ;
и М 
соответственно не более 10 дБ и 2 дБ;