2.2 Расчет усилителя радиочастоты на транзисторе
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. В данных схемах первый транзистор полевой, а второй – биполярный, где IС (ток стока) полевого транзистора должен быть равен IЭ (току эмиттера) биполярного транзистора [9], [14]:
ICVT1 = IЭVT2.
Входное сопротивление определяется свойствами первого каскада У11 = h11ЭVT1 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 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 NШ – 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/C11Э + 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 Rвх(h11Э),
выходным Rвых(h22Э)
сопротивлениями, меньшими значениями
входной Свх(С11Э) и выходной
Свых(С22Э) емкостями, возможно
большей крутизной характеристики (S
– для полевых транзисторов) и большим
отношением коэффициента усиления по
току h21Э к входному
сопротивлению h11Э,
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.
Итак, 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 поддиапазоне (рис. 2.3).
Рис. 2.3