10.7. Анализ свойств схемы высокочастотной коррекции с частотно – зависимой нагрузкой.

Рассмотрим частотные свойства комплексного сопротивления Zн, включаемого в стоковую или коллекторную цепи транзистора.

Рис 1.

Zн состоит изZ– х || включенных цепей:и

Модуль Z_нравен:

, т.е.

,

в нормальном виде это будет:

Если принять, что ,, то предыдущее соотношение можно переписать в виде:

(10.17)

Рассмотрим условия, при которых изменения модуля сопротивления нагрузкипретерпевают наименьшие частотные изменения.

Если принять, что в знаменателе дроби для m²x⁴соответствует орт. режиму работы, то тогдаипретерпевают наименьшие частотные изменения при условии, чтоm=m_орт, и при этомm²в числителе равен 1-2mзнаменателя. Тогда можно записать:

В результате решения этого равнения получим:

Найденное значение соответствует условию получения оптимально плоских АЧХ.

;

Рис 10.9

На рис. 10.9 приведены графики зависимостей, ограниченных соотношением 10.17.

Пример 10.6

Определить значение спада в каскаде (рис. 1). Если при рассмотренных в примерах 10.3 и 10.4 условиях в каскад ввести корректирующуюm= 0,414. Решение выполнить с помощью графиков (рис.10.9). Вычислить также индуктивность соответствующуюm= 0,414. Сп = 7,3 пФ;Rн = 200 Ом;fd= 50 МГц.

Решение:

1. Вычисляем х:

2. По графику находим:

3. Индуктивность:

Выбор m=m_ортпозволяетв 1,7 раза (х = 0,48; х’ = 0,8 (m= 0,414))

Увеличить площадь усиления это можно использовать например для увеличенияRн следовательно уменьшится потребляемая мощность и увеличится К₀.

Пример 10.7.

Определить до какого значения

Пример 10.4

Оценить значение спадов E_s(f_d), S_n(f_d) и E(f_d) АЧХ, возникающих на частоте f_d=50 МГц, в резистивном каскаде, рассмотренном впримере 10.3.

Дано: f_s= 150 МГц; R_f= 200 Ом; R_t= 5 Ом; С_к= 4,3 * 10^-12Ф; С_м= 3 * 10^-12Ф;

Решение:

С помощью: g_экв= g_выхn+ g_{вх n+} + g_n

Оцениваем g_экв, считая, что вых. проводимости транзистора – g_ггне вносит заметного вклада в общую g_экв, пусть каскад работает на высокоомную резистивную нагрузку (gsk_n+= 0)g_экв= g_n= 1/2005*10^–3Cм

Рис.

2. Вычислим Сn . Пусть См = 3пф из примера 10.3Ск См

Сn = 4,3*10^-12+ 3*10^–12= 7.3 пф

Вычислим постоянную времени F_H ичастоту среды f_ср:

F _H= Cn/ g_экв= 7,3*10^–12/5*10^–31,5*10^–9c

F _cp= 1/2F_H= 1/c2**1,5*10^–9100 MГц

В соотв. с.

Еs(f) = 1 – Ms(f) = 1- 1/ 1+(f/fs)² = (f/fs)²/2

E_H(f) = 1 – M_H(f) = 1- 1/ 1+(f/f_cp)² (f/f_cp)²/2

E (fd) = 1 – M(f) = 1 –Ms_f(f) * M_H(f) = Es(f_d) + EH(f_d)

Имеем:

Es (f) = (50* 10 ⁶/150*10⁶)²/2 = (1/3)²/2= 1/18 = 0,055

f_sиз примера 10.3

E_H(f) = (50*10⁶/100*10⁶)/2 = (1/2)²/2 = 1/8 = 0,125

E (f_d) = 0,55 + 0,125 = 0,18

10.5 Суммарные искажения в многокаскадном усилительном тракте в области высоких частот

В многокаскадном (S M-каскадном) усилительном тракте приблизительно можно считать, что суммарный спад А и Х равен сумме спадов, наблюдаемых в отдельных звеньях. Тогда можно записать:

{Е (f _d) = Esk(f _d) +E sm( f _d) +Eнm (f_d) , (10.14)

где E sk (f_d) – спад нормированной А4х входной цепи на частоте f_d

E sm (f_d) – спад нормированной А4х в каскадах ОЭ и ОБ в области в 4 из-за инерционности транзистора m-го каскада на частоте f_d

E нm (f_d) – спад нормированного А4х m-го каскада на частоте fd за счет шунтирующего действия емкости Сn (паразитная емкость)

(Сn_m= C вик_m+ C вk_m+1+C_m )

Следует знать, что не все звенья усилительного тракта вносят заметный спад в его нормирующую А4х.Так заметный спад входных цепей наблюдается при управ источником сигнала с ненулевым выходным сопротивлением (Rc).

Нормированной А4х и спад входной цепи имеют вид:

(10.15)

- постоянная времени входной цепи

- частота среза ФНЧ, образованная Свх усилительного тракта, шунтирующей ее резистивной проводимостью

Существующий ряд подходов улучшения частотных свойств ШУ и увеличения площади его усиления. При этом в состав усилителя не привлекаются весьма дорогостоящие транзисторы с малыми Ск и большими fs(они имеют повышенную стоимость и обладают худшими параметрами, нашим предельно допустимым выходным током или напряжением). Одним из подходов – использование каскадных схем или эмиттерно связанных каскадов на р-п-р и п-р-п транзисторах.

Рис.

В этих схемах практически не проявляется эффект Миллера, следовательно они обладают пониженными входными емкостями.

В усилительных трактах широко используют каскады с ОК (обладает большой выходной проводимостью) и ОБ (обладает большой входной проводимостью), которые снижают шунтирующее действие Сп.

Например, подобным образом (см. рисунок) можно организовать 5-ти каскадный усилительный тракт ШУ:

Рис.

В этой схеме только емкости Свх, Сп2 и Сп4 могут оказать заметное влияние на каскад АЧХ. Остальные паразитные емкости Сп1, Сп3 и Сп5 оказываются подключенными || к большим проводимостям:

Сп1 большая входная проводимость ОБ;

Сп3, Сп5 большая выходная проводимость ОК.