1.10 Визначення вхідного опору підсилювального каскаду

Як відомо, опір каскаду, охопленого послідовним зворотним зв’язком по струму без врахування подільника R_б1, R _б2 складає [2,3]:

R_ВХзз = R_вхСЕ *F (1.41)

де F = (1 + S₀R_зз~) фактор зворотного зв’язку, R_вхСЕ – вхідний опір каскаду без зворотного зв’язку в схемі зі СЕ:

R_вхСЕ = r_бе =r’_б + r_е (1 + h_21е) (1.42)

Повний вхідний опір каскаду враховує шунтуючу дію поділь-ника зміщення:

R_вх = R_вхзз||(R_б1|| R_б2) = R_вхззR_б1R_б2 / (R_вхззR_б1 + R_вхззR_б2 + R_б1R_б2 (1.43)

1.11 Розрахунок амплітудно-частотних лінійних спотворень

1.11.1 Розрахунок у діапазоні високих частот

Еквівалентна схема вихідного кола каскаду для діапазону високих частот наведена на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - Еквівалентна схема вихідного кола каскаду для зони високих частот

Як відомо [4], стала часу в діапазоні високих частот для схеми рис. 1.3 визначається як:

_B = _S + (C_вих + C_н) [R_к || R_н || r_кe] (1.44)

де C_вих = С_kr’_бS₀ – вихідна ємність транзистора, C_н – ємність навантаження.

Рівень лінійних спотворень на частоті f_B

М_{ввих =} 1 / 1 + (2f_в*_в)² (1.45)

Спотворення, що вносяться вхідним колом підсилювача визначаються відповідною сталою часу:

_{в вх} = R_еквС_вх

де

R_екв = R_дж||(R_б1||R_б2)||R_вх (1.46)

С_вх = С_б’e + (1 + K_Uзз) C_k (1.47)

За визначенням С_вх необхідно звернути увагу на підвищення вхідної ємності на величину С_k*(1 + K_Uзз), що пояснюється внутрішнім зворотним зв’язком у транзисторі – так званим ефектом Міллєра.

Рівень лінійних спотворень, зумовлений вхідним колом, визначається виразом, аналогічним (1.45)

М_ввх = 1 / 1 + (2f_в*_{в вх})² (1.48)

Остаточно, рівень лінійних спотворень, що вноситься каскадом у цілому:

М_в = М_ввх*М_ввих (1.49)

Отримані за (1.45), (1.48), (1.49) результати необхідно відобразити в децибелах:

М_ві [дБ] = 20 lg М_ві (1.50)

1.11.2 Розрахунок у діапазоні низьких частот

Згідно рис. 1.1 спотворення АЧХ у зоні низьких частот зумовлені трьома ємностями C_р1, C_е, C_р2. Тому розподілимо заданий у Т3 рівень М_Н між цими ємностями, наприклад, так:

М_НСр1 = -1дБ,

М_НСр2 = -0.5дБ

М_НСе = -1.5дБ

Зауважимо, що в прикладі наведений стандартний рівень лінійних спотворень M_н=–3дБ, хоча технічним завданням може передбачатися і зовсім інший рівень спотворень M_н. Найбільші спотворення покладаємо на ємність у колі емітера, оскільки занадто великі значення С_е будуть збільшувати можливу нестабільність роботи каскаду, яка визначається в першу чергу колом зворотного зв’язку. Розрахункові формули для C_р1, C_р2 практично ідентичні:

С_Р1  1 / [2f_н(R_дж + R_вх) 1 / М_НСр1² – 1] (1.51)

С_Р2  1 / [2f_н(R_К||r_кe+ R_Н) 1 / М_НСр2² – 1] (1.52)

Більш детально зупинимось на розрахунку С_Е.

Передатна функція каскаду, що зумовлена дією тільки С_Е може бути представлена так [1]:

W(p) = - R_H~(1+p₁) / (R_е + r_е)( 1+p₂) (1.53)

де

₁ = (R_Е + R_ЗЗ) С_Е  R_Е * С_Е (1.45)

₂ = (R_Е + R_ЗЗ + SR_E R_ЗЗ) / (1+ SR_E)  (R_ЗЗ + r_е)*С_Е (1.55)

На підставі (1.55) спад АЧХ, зумовлений С_E, досягне рівня –3 дБ на частоті:

f’ = 1 / [2С_E(R_ЗЗ + r_e)] (1.56)

Оскільки на початку розрахунків обумовили допустимий рівень спотворень М_НСе, то остаточно:

С_Е  1 / [2f_H(R_ЗЗ + r_e) (1/M_HCe)² – 1] (1.57)