Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ
Целью расчета является определение коэффициента усиления усилителя без ОС (рис. 2.2) для области средних частот К, а также частот полюсов передаточной функции К-цепи.
Для расчетов необходимо К-цепь разбить на каскады, каждый из которых включает один усилительный элемент и межкаскадные цепи. В рабочем диапазоне частот удобно каскадом усиления (S) считать цепь по рис. 4.1.
Рисунок 4.1 – Разбиение К-цепи на отдельные каскады
Для такой пени коэффициент усиления по напряжению на средних частотах
(4.1)
Параметры транзисторов находятся по прил. 1 или справочнику [3, 4] или др.
Здесь для каскада предварительного усиления
(4.2)
Для выходного каскада
RнS = RнN = Rн. (4.2.1)
При непосредственной связи каскадов, ввиду отсутствия базового делителя, в выражении (4.2) следует принять Rб1, Rб2 = ∞.
Общий коэффициент усиления К-цепи определяется произведением коэффициентов всех каскадов усилителя с учетом коэффициентов трансформации
(4.3)
Если запас по усилению
(4.4)
|
|
|
составляет 1, 2...3, то проведенные расчеты не требуют корректировки. При 3 < ак < 10 следует в один из каскадов (прежде всего в выходной каскад) ввести местную OС с глубиной FM = 2...3. При значительном избытке усиления (ак > 10) расчет необходимо скорректировать, уменьшив число каскадов предварительного усиления.
Местную ОС удобно осуществить в цепи эмиттера транзистора одного из каскадов. Для этого может быть использован резистор местной гальванической ОС RэS, сопротивление которого было рассчитано в п. 3.2.
Если для местной ОС по сигналу требуется меньшее сопротивление, то в цепь эмиттера включаются последовательно два резистора R’эS и R”эS. Сопротивление одного из них, например R’эS, определяется необходимой глубиной местной ОС по сигналу, сопротивление другого R”эS = RэS - R'эS вместе с R’эS обеспечивает требуемую глубину гальванической ОС и тем самым рассчитанный ранее режим работы транзистора. Резистор R”эS необходимо зашунтировать конденсатором.
Сопротивление резистора местной ОС по сигналу R’эS можно рассчитать по формуле
(4.5)
полученной из выражения:
(4.6)
|
|
|
где
(4.7)
При непосредственной связи каскадов в (4.7) Rб1S и Rб2S следует принять равным ∞; для первого каскада Rг1 = Rг1опт (из п. 2.4). Если окажется, что требуемое в соответствии с (4.5) R'эS > RэS, местную ОС по сигналу следует ввести в другом каскаде, где будет выполняться условие R'эS ≤ RэS. Местная ОС уменьшает общий коэффициент усиления усилителя, рассчитанный по (4.3) в FMS раз.
Зависимость коэффициента усиления от частоты можно определить из операторной передаточной функции К(p)=U2(р)/U1(р), перейдя от преобразования Лапласа к преобразованию Фурье путем замены р = jω [1, c. 13]. Логарифмическую амплитудно-частотную характеристику (ЛАЧХ) G(f) = 20lg|K(jf)| можно построить суммированием ЛАЧХ, соответствующих отдельным нулям и полюсам, при известном значении К из (4.3) [1, c. 17].
Расчет частот полюсов передаточной функции К-цепи, определяющих ЛАЧХ G(f) в области верхних частот, ведется па основе П-образной эквивалентной схемы транзистора [1, с. 68]. Частота полюса
(4.8)
|
|
|
где
С0 = Cб’э + (1 + SiRн)Cк, (4.9)
(4.10)
Остальные параметры эквивалентной схемы транзистора берутся из таблиц прил. 2 или справочника [3, 4] или др. с учетом соотношений между ними, приведенных в прил. 1.
При наличии местной ОС за счет R’эS в S-м каскаде частоты полюсов уточняются по формулам:
f’pS = fpSFMS, (4.11)
(4.12)
где
h’11S = h11S + h21SR’эS. (4.13)
Частоту f’p(S-1) ориентировочно можно оценить по упрощенной формуле:
(4.14)
Если частоты полюсов каскадов лежат в пределах рабочего диапазона частот, то на частоте fв усиление К-цепи снижается, и необходимо проверить: достаточно ли этого усиления для обеспечения заданного значения КF при требуемой (2.16), (2.22) глубине ОС. Должно выполняться неравенство:
|
|
|
(4.15)
Внимание: В неравенстве (4.15) под знак суммы подставляются только частоты полюсов тех каскадов, у которых fрS < fв.
Если неравенство не выполняется, то следует увеличить частоты полюсов, т.е. выбрать более высококачественные транзисторы, имеющие большие значения fT и меньшие значения Ск.
Исходные данные и результаты расчета коэффициентов усиления и частот полюсов каскадов желательно представить в виде таблицы.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 574; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!