1.7. Розрахунок відношення сигнал / шум

При проектуванні багатокаскадних пристроїв розраховують на­пругу шуму лише першого каскаду. Рівень шуму першого каскаду визначає і мінімальний рівень вхідного сигналу при заданому відно­шенні сигнал / шум на вході. Як правило, для каскаду на біполяр­ному транзисторі, розраховується мінімальна напруга на вході при заданому відношенні сигнал/шум  = U_сиг / U_шум, яке визначає чутливість пристрою.

Мінімальна вхідна напруга в режимі узгодження каскаду з дже­релом сигналу дорівнює:

де R_вх - еквівалентний опір вхідного кола пристрою (визначається як паралельне з'єднання опору джерела сигналу і вхідного опору вхід­ного каскаду), кОм;

_F - смуга робочих частот пристрою, кГц;

F_ш - відносний коефіцієнт шума біполярного транзистора першого каскаду (довідникова величина).

Для нормальної роботи пристрою необхідно, щоб напруга дже­ рела сигналу U_вх була більше визначеної U_вх.min (U_вх > U_вх.min), в іншому випадку необхідно обрати транзистор з меншим коефіцієн­ том шуму.

Для вхідного каскаду на уніполярному транзисторі напруга шуму визначається двома основними складовими:

- напругою шуму, що зумовлена тепловими шумами, в опорі вхідного кола, мкВ:

де R - опір в колі затвора транзистора, кОм

_F -смуга робочих частот пристрою, кГц; .

-напругою шуму, що зумовлена тепловими шумами в уніполярному транзисторі,мкВ:

де - шумовий опір струмопровідного каналу

Загальна напруга шума буде дорівнювати

Розрахована U_вх повинна забезпечити необхідне

(сигнал / шум).

1.8. Розподіл частотних і нелінійних спотворень по каскадах

Розподіл частотних спотворень по каскадах виконується окремо для області високих і низьких частот.

Частотні спотворення в області високих частот зумовлені декіль­ кома складовими:

1.8.1. Частотні спотворення М_в.т, що визначаються впливом транзистора:

- для каскаду з спільним емітером

- для каскаду з спільною базою

- для каскаду з спільним коллектором

де Fв - верхня частота робочого діапазону пристрою;

- гранична частота транзистора по крутості в схемі з спіль­ним емітером;

- гранична частота транзистора по крутості в схемі з спільним колектором.

При застосуванні уніполярних транзисторів частотні спотворен­ ня від впливу транзисторів не розраховують.

1.8.2. Частотні спотворення Мв.сх , що вносяться елементами схеми каскаду:

- для резистивного каскаду з спільним емітером:

Мв.сх = 0,2...0,ЗдБ,

-для емітерного повторювача

Мв.сх = 0,1...0,15дБ,

- для фазоінверсного каскаду з розділеним навантаженням

Мв.сх = 0,1...0,15дБ

- для трансформаторного каскаду

Мв.сх = 0,4...0,9 дБ

Загальні частотні спотворення в області високих частот визна­чаються як сума

М_{в (дБ)} = М_{в.Т (ДБ)} + М _{В.СХ (дБ)}

Якщо відомі кількість і тип каскадів, то можна визначити вели­чину частотних спотворень всього пристрою:

М_{в (дБ)} = М_{в1 (дБ)} + М_{В2 (дБ)} +...+ М_вn(дБ) + М_{ВкКП(дБ)}

Частотні спотворення на низьких частотах М_н зумовленні наяв­ністю в каскаді кіл, що впливають на коефіцієнт підсилення в області низьких частот, і орієнтовно можуть бути визначені для кожного каскаду з табл. 2.

Таблиця2

Тип каскаду	МН, дБ
Резистивний підсилювач - З спільним емітером (витоком) - З спільним колектором (стоком) - З спільною базою Фазоінвертний з розподіленям Навантаженням Трансформаторний	0,8...1,2 0,2...0,3 1...1,5 0,3...0,4 1,5...2,5

Частотні спотворення пристрою М_н дорівнюють сумі

М_{Н (дБ)} = М_{Н1 (дБ)} + М_{Н2 (дБ)} +...+ МН _{n (дБ)} + М_{Н ККП (дБ)}.

Для визначеної кількості каскадів необхідно виконання умов:

Якщо значення частотних спотворень перевищує задані в техніч­ному завданні (ТЗ), то в пристрої потрібно застосовувати від'ємний зворотний зв'язок (ВЗЗ), охопивши ним таку кількість каскадів, щоб загальне значення частотних спотворень, з урахуванням каскадів охоплених ВЗЗ, було меньше або дорівнювало М_т.з (див. розділ 1.2). Основну частину нелінійних спотворень вносить ККП, на усі попередні каскади виділяється приблизно 0,1 ...0,2%.

При підвищених вимогах до нелінійних спотворень в пристрої необхідно вводити від'ємний зворотний зв'язок, охоплюючи ВЗЗ ККП (див. розділ 1.2).