2. Расчет основных параметров усилительного каскада

Усилительный каскад можно представить активным четырехполюс­ником так, как это делалось для транзистора (рис. 1). Основу рас­четов усилительного каскада составляют вычисления следующих дина­мических параметров:

1) входное сопротивление

(4)

2) выходное сопротивление

(5)

З) коэффициент усиления по напряжению

К_U=U₂/U₁ (6)

4) коэффициент усиления по току

K_I = I₂/I₁ (7)

5) коэффициент усиления по мощности

K_P=P_вых/P_вх =U₂I₂/U₁I₁ = К_U K_I (8)

Для расчета основных параметров усилительного каскада можно применить графический либо аналитический метод.

Суть графического метода расчетов заключается в том, что по известным из справочников входным и выходным статистическим характеристикам для конкретного типа транзистора строят его динами­ческие входные и выходные характеристики. Затем определяют в соответствии с классом усилительного каскада положение рабочей точки на всех эти характеристиках. Далее по заданной амплитуде вход­ного сигнала графически определяют амплитудные значения напряжений токов на входе и выходе усилителя. И, наконец, определяют основные параметры по формулам (4) ÷ (8) для уже определенных амплитудных значений.

Суть аналитического метода расчетов заключается в следующем.

1) Изображают усилительный каскад эквивалентной схемой с h-параметрами (рис. 4) .

2) Приводимые ниже формулы расчетов для динамических пара­метров транзисторного каскада усиления справедливы в диапазоне частот 100 ÷ 10000 Гц. На более высоких частотах используемые ниже соотношения требуют уточнений. Если используется высокочастотные h-параметры, то приводимые ниже формулы уточнений не требуют. Входное сопротивление зависит от сопротивления нагрузки, а выходное - от сопротивления источника сигнала. Это обстоятельство отражено формулами (11) и (14) и его следует учитывать при сопряжении усилительных каскадов с элементами электрической цепи.

З) Вычисляют вспомогательный параметр как для заданной схемы включения, так и для других схем.

(9)

4) Проверить характер нагрузки (низкоомная или высокоомная) по следующим соотношениям.

- низкоомная нагрузка (10)

в других случаях – высокоомная

5) Если условия (10) не выполняются, то есть нагрузка высокоомная, то расчеты производятся по пункту 11, а если выполняются – по пунктам 6 – 10.

6) Вычисляют входное сопротивление каскада

(11)

7) Вычисляют коэффициент усиления по току.

K_I=I₂/I₁=h₂₁(1+h₂₂R_н) (12)

8) Вычисляют коэффициент усиления по напряжению

(13)

9) Вычисляют выходное сопротивление каскада.

(14)

10) Вычисляют коэффициент усиления мощности

(15)

11) Вычисления для высокоомной нагрузки проводятся по тем же основным формулам (11) ÷(14), но упрощенным в виде:

для схемы включения ОЭ и ОБ при R_u>>h₁₁

(16)

(17)

K_I=h₂₁ (18)

(19)

K_P=K_UK_I (20)