4.5 Расчет по переменному току основных характеристик выходного каскада в области верхних частот (малых времен)

4.5.1. Определяется коэффициент усиления каскада без обратной связи к области средних частот

=0,181 ×100 =18,1;

Где S₀-низкочастотное значение крутизны транзистора в рабочей точке.

4.5.2. Оценивается требуемое значение постоянной времени каскада в области ВЧ (МВ)

Для ШУ с заданной верхней граничной частотой:

с,

Где Мbi-доля частотных искажений (в относительных единицах), распределенных на каскад.

4.5.3. Рассчитывается ожидаемое значение постоянной времени в области ВЧ(МВ)

,

Так как τb0≥τb3, больше чем на порядок, то из рекомендуемых вариантов повышение верхней частоты полосы пропускания (уменьшение τb0)

Воспользуемся свойствами ООС и рассчитаем параметры усилителя с учетом ООС.

КiОС≈Rэкв/Rос

Отсюда сопротивление обратной связи

Rос ≈Rэкв/ КiОС= 100/2,2≈40 Ом

В нашем случае задан коэффициент усиления каскада К_i =6,8, поэтому можно воспользоваться формулой для приближенного расчета сопротивления обратной связи R_ос, т.к. коэффициент усиления без обратной связи достаточно большой (К₀=18,1)

Глубину ООС при последовательной связи по току можно определить из выражения

Крутизна усиления транзистора с учетом ООС равна

Рассчитывается уточненное значение коэффициента усиления с учетом найденной глубины ООС:

Коэффициент передачи с ООС немного меньше, чем заданный, примерно на 10 процентов

Что вполне допустимо при заданной точности исходных данных.

Вычисляем постоянную времени каскада в области ВЧ (МВ) с учетом ООС

Полученные значения τ с учётом неточности исходных данных (среднее значение h₂₁) и погрешности расчётов практически удовлетворяют заданным. Следовательно, быстродействие каскада в области верхних частот будет обеспеченно.

4.5.4 В заключение расчёта оконченного каскада необходимо определить АЧХ, ЛАЧХ и М_в в области верхних частот по формулам

_{= 12}

Рисунок 1 - АЧХ

Рисунок 2 – ЛАЧХ Рисунок 3 – коэффициент частотных искажений

= 22 дБ.

=1,5=3,5 дБ

Где ω_би- верхняя частота среза АЧХ данного каскада, определяемая через постоянные времени τ_в0 или τ_вос , которая находится из выражений :

Определяются входные параметры каскада

а)входное сопротивление каскада с учётом ОС

где =5 кОм – эквивалентное сопротивление базового делителя по переменному току (параллельное соединение и )

- входное сопротивление каскада с ОЭ с учетом ОС , которое равно

= Ом;

тогда

= кОм

б)входную динамическую ёмкость каскада с учётом влияния ОС определяем из выражения

Определим выходное сопротивление , также обращая внимание ОС

R_вых≈R_экв+R_ос К_ос=100+405=300 Ом

4.5.6 Для расчета требуемых постоянных времени разделительных и блокировочных цепей каскада используется значение коэффициента частотных искажений на нижней рабочей частоте М_нj=1,17. При этом учитываются соответствующие значения сопротивлений входных, выходных и разделительных цепей.

Т.к. искажения распределены одинаково между цепями, то для входной, выходной и блокировочной цепей находим

.

4.5.6 Значения емкости разделительных конденсаторов разделительных цепей будут соответственно равны

Рассчитываются блокирующие емкости в цепи эмиттера по формуле

,

Где R_ээ – эквивалентное сопротивление, которое определяется выходным сопротивлением каскада со стороны эмиттера R_выхэ сопротивлением обратной связи R_ос и режимным сопротивлением R_э.

Ом,
Ом,

4.5.7 Далее вычисляются в области нижней частоты эквивалентные постоянные времени для усилителя с ООС из выражения

,

(Б.12)

где j- номер разделительной или блокировочной цепей;

- значения постоянных времени разделительных и блокировочных цепей без обратной связи или с обратной связью.

В нашем примере присутствует ООС, поэтому

с.

В заключение определяются ожидаемые АЧХ, ЛАЧХ и М_нi оконечного каскада в области нижних частот по формулам:

4.5.8 В заключении расчета оконечного каскада в области нижних частот определим АЧХ, ЛАЧХ и М_hi по формулам

а) АЧХ и ЛАЧХ

= 11

_{=21 дБ.}

б)Коэффициент частотных искажений:

=1,5=3,5 дБ

где - нижняя частота среза АЧХ данного каскада, определяемая через эквивалентные постоянные времени или :

Рисунок 4 - АЧХ

Рисунок 5 - ЛАЧХ

Рисунок 6 – коэффициент частотных искажений

Рисунок 7 – смоделированная АЧХ

	fВ, МГц	fН, МГц	KВ, дБ	KН, дБ
Вычисленное
Замеренное	40	18

Таблица 1 – Сравнение расчетной части с измерениями