3. Расчет входного каскада

Расчет входного каскада, реализованного по схеме с ОЭ, не отличается от расчета промежуточного каскада. Однако, от входного каскада усилителя требуется обеспечение заданного входного сопротивления усилителя.

Если по условиям технического задания требуется согласование входа усилителя с характеристическим сопротивлением тракта передачи (или, например с коаксиальным кабелем), то простейшим способом обеспечения требуемого сопротивления усилителя, например с ОЭ, является включение дополнительного согласующего сопротивления перед входным разделительным конденсатором первого каскада усилителя, шунтирующее вход

,

где — требуемое входное сопротивление первого каскада усилителя, принимающее стандартное значение: 50 Ом, 75 Ом, и т.д.; — полученное входное сопротивление усилителя.

Поскольку входная цепь усилителя вносит искажения в области ВЧ (МВ), то следует учесть эти искажения, полагая, что постоянная времени входной цепи на ВЧ при наличии дополнительного сопротивления будет равна:

,

где и входное сопротивление и входная динамическая емкость входного каскада усилителя соответственно.

Для согласования сопротивления входного каскада с сопротивлением источника оптимальным является введение во входной каскад параллельной ООС по напряжению.

Входное сопротивление каскада с параллельной ООС по напряжению следует определить как:

,

где — коэффициент усиления; — эквивалентное сопротивление; — сопротивление базового делителя каскада с ОЭ без ООС.

Коэффициент усиления каскада, охваченный параллельной ООС по напряжению:

.

Выходное сопротивление этого каскада определяется по формуле [4]:

.

При расчете параметров каскада в области ВЧ следует воспользоваться соотношениями для каскада с ОЭ без ООС,

учитывая, что при расчете постоянной времени каскада следует брать во внимание выходное сопротивление каскада с ООС по напряжению, т.е.

и влияние этой ООС на крутизну .

Величина емкости разделительного конденсатора выбирается из условия на для УГС,

а для УИС значение , где — длительность импульса.

При наличии в каскаде комбинированной ООС (последовательной по току и параллельной по напряжению) следует в первую очередь определить , и c учетом влияния последовательной ООС по току, а затем использовать полученные значения в выражениях для параллельной ООС по напряжению.

Следующим шагом необходимо определить искажения, вносимые входным каскадом и входной цепью.

Искажения, вносимые каскадом, определяются аналогично расчету искажений для промежуточного каскада.

Уровень частотных искажений не должен превышать значения, заданного при распределении искажений.

Искажения, вносимые входной цепью на ВЧ, определяют следующим образом.

Поскольку входная цепь усилителя вносит искажения в области ВЧ (МВ), то следует учесть эти искажения, полагая, что постоянная времени входной цепи на ВЧ равна:

,

где — входная емкость каскада, а — эквивалентное входное сопротивление входной цепи:

,

где — входное сопротивление входного транзисторного каскада; R_и — сопротивление источника сигнала, значение которого выбирается согласно технического задания.

Коэффициент передачи входной цепи определяется по выражению

.

Далее следует определить постоянную времени входной цепи на ВЧ.

В самом начале расчета усилителя искажения в области ВЧ были распределены по всем каскадам, в том числе, и на входную цепь.

Зная величину искажений , вносимых входной цепью и постоянную времени входной цепи на ВЧ ,

следует определить верхнюю частоту входной цепи

.

В случае, если полученное значение верхней частоты входной цепи получится меньше заданного в техническом задании, необходимо: сделать ВЧ коррекцию первого каскада усилителя; выбрать более высокочастотный транзистор или использовать другую схему каскада.

При необходимости обеспечения входного сопротивления порядка 5…10 кОм следует использовать схему эмиттерного повторителя во входных каскадах, а при более высоких уровнях входного сопротивления каскада следует использовать схему истокового повторителя, выполненного на полевом транзисторе.