2. Расчет каскадов усилителя радиочастоты (урч)

Задачей расчета усилителя радиочастоты является:

- выбор типов усилительных приборов и схем их включения;

- расчет параметров схемы.

Для уменьшения нелинейных искажений модуляции полезного сигнала, эффектов перекрестной и взаимной модуляции необходимо правильно выбрать тип усилительного прибора и режим его работы.

В современных профессиональных РПУ в качестве первых каскадов УРЧ наиболее широкое применение находят составные транзисторы, каскодные схемы (рис. 2.2.1). В данных схемах первый транзистор полевой, а второй – биполярный, где I_С (ток стока) полевого транзистора должен быть равен I_Э (току эмиттера) биполярного транзистора:

I_CVT1 = I_ЭVT2.

Входное сопротивление определяется свойствами первого каскада:

Y₁₁ = h_11ЭVT1

и не зависит от сопротивления нагрузки.

Каскодный усилитель характеризуется малым влиянием емкостей коллекторного перехода и слабой связью между выходом и входом. Внутренняя обратная связь оказывается на 2 – 3 порядка меньше (10^-2, 10^-3), ввиду включения второго транзистора по схеме с ОБ.

Каскодные схемы обладают хорошими шумовыми свойствами и малыми нелинейными искажениями. Данная каскодная схема (рис. 2.2.1) удачно сочетает высокое входное сопротивление полевого транзистора с большим устойчивым коэффициентом усиления.

При выборе конкретного типа усилительного прибора для каскадов УРЧ в первую очередь руководствуются требованиями к чувствительности и многосигнальной избирательности. Усилительные приборы одной серии сравниваются по шумовым и усилительным параметрам. Шумовые и усилительные параметры важны с точки зрения обеспечения заданной чувствительности, нелинейные параметры – обеспечения многосигнальной избирательности.

К шумовым параметрам относится коэффициент шума N_Ш – дБ (приводится в справочной литературе). К усилительным параметрам относятся: отношение крутизны усилительного прибора к проходной емкости S/C₁₂ и отношение крутизны к сумме входной и выходной емкостей S/C_11Э + C₂₂. Первый параметр дает возможность оценить устойчивость усиления, второй – широкополосность. Необходимо выбрать усилительный прибор с большими значениями параметров:

и .

Предпочтение отдается усилительным приборам, обладающим возможно большими входным R_вх(h_11Э), выходным R_вых(h_22Э) сопротивлениями, меньшими значениями входной С_вх(С_11Э) и выходной С_вых(С_22Э) емкостями, возможно большей крутизной характеристики (S – для полевых транзисторов) и большим отношением коэффициента усиления по току h_21Э к входному сопротивлению h_11Э, т.е. .

При выборе числа каскадов УРЧ необходимо учитывать, что в приемниках ДВ, СВ и КВ с переменной настройкой нежелательно применять более одного-двух каскадов УРЧ, так как это потребует большего числа контуров с переменной настройкой.

Таким образом, наиболее широкое применение получили в качестве первого каскада усиления каскодные схемы с трансформаторной связью с нагрузкой, так как эти схемы обладают наибольшей равномерностью коэффициента усиления в пределах частотного поддиапазона.

Рис. 2.2.1. Схема каскодного усилителя.