Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторахЗначения f B и С ВХ каскада рассчитываются по соотношениям (3.7) и (3.8). Пример 3.2. Рассчитать f B , R C , C ВХ каскада, приведенного на рисунке 3.2, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора в примере 3.1) и условий: Y B =0.9; K 0 =4; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1. Решение. По известным K 0 и S из (3.2) найдем: R Э =20 Ом. Зная R Э и R ВЫХ , из (3.9) определим: R C =23 Ом. По (3.10) и (3.4) рассчитаем С 0 =62 пФ;
 где  (3.11)  (3.12)  С ВХ – входная емкость каскада на ПТ. Значение f B входной цепи рассчитывается по формуле (3.7). Пример 3.3. Рассчитать K 0 и f B входной цепи, приведенной на рисунке 3.3, при условиях : R Г =50 Ом; R З =1 МОм; Y B =0,9; C ВХ – из примера 3.1. Решение. По (3.11) найдем: K 0 =1, по (3.12) определим:   и Y B в (3.7), получим: f B =34,3 МГц. 4 РАСЧЕТ КАСКАДА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 4.1,б.
 где K 0 = SR Э ; (4.1)       Значение  , соответствующее оптимальной по Брауде амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) [6], рассчитывается по формуле:  (4.2) При заданном значении Y B верхняя частота полосы пропускания каскада равна:  (4.3) Входная емкость каскада определяется соотношением (3.8). При работе каскада в качестве предоконечного все перечисленные выше соотношения справедливы.
Однако R Э , R 0 и С 0 принимаются равными: Пример 4.1. Рассчитать f B , L C , R C , C ВХ каскада, приведенного на рисунке 4.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: Y B =0,9; K 0 =4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1. Решение. По известным K 0 и S из (4.1) найдем: R Э =20 Ом. Далее по (4.4) получим: R C =23 Ом; R 0 = 150 Ом; C 0 =62 пФ; Теперь по формуле (4.3) рассчитаем: f B =126 МГц. Из (3.8) найдем: C ВХ =45 пФ. 5 РАСЧЕТ КАСКАДА С ИСТОКОВОЙ КОРРЕКЦИЕЙ Принципиальная схема каскада с истоковой коррекцией приведена на рисунке 5.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 5.1,б.
 где K 0 = SR Э / F ; (5.1)  (5.2)    Значение С 1опт , соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:  (5.3) При заданном значении Y B верхняя частота полосы пропускания каскада равна:  (5.4) Входная емкость каскада определяется соотношением:  (5.5) При работе каскада в качестве предоконечного все перечисленные выше соотношения справедливы.
Однако R Э и С 0 принимаются равными: Пример 5.1. Рассчитать f B , R 1 , С 1 , С ВХ каскада, приведенного на рисунке 5.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: Y B =0,9; K 0 =4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагрузочного каскада - из примера 3.1. Решение . По известным K 0 , S , R Э из (5.1), (5.2) найдем: F =7,5 ; R 1 =32,5 Ом. Далее получим: С 0 =62 пФ;
 где (6.1)   С ВХ – входная емкость каскада на ПТ. Значение L 3опт , соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:  (6.2) При заданном значении Y B и расчете L Зопт по (6.2) верхняя частота полосы пропускания входной цепи равна:  (6.3) Пример 6.1. Рассчитать f B , R З , L З входной цепи, приведенной на рисунке 6.1, при условиях: Y B =0,9; R Г =50 Ом; С ВХ – из примера 3.1; допустимое уменьшение К 0 за счет введения корректирующей цепи – 2 раза.
Решение . Из условия допустимого уменьшения К 0 и соотношения (6.1) найдем: R З =50 Ом. Подставляя известные С ВХ , R Г и R З в (6.2), получим: L Зопт =37,5 нГн. Далее определим:
 ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [9]:  (7.1) Уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием C ВЫХ , составляет величину:  (7.2) где   при условии равенства нулю С ВЫХ ;  – максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии С ВЫХ . Использование фильтра нижних частот в качестве выходной КЦ при одновременном расчете элементов L 1 , C 1 по методике Фано [9] позволяет обеспечить минимально возможное, соответствующее заданным C ВЫХ и f B , значение максимальной величины модуля коэффициента отражения  в полосе частот от нуля до f B . В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов L 1 , C 1 , C ВЫХ , рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент  R ОЩ , относительно которого вычисляется [9]. Таблица 7.1
 (7.3) Расчет частотных искажений, вносимых выходной цепью оконечного каскада, приведен в разделе 3.1. При использовании выходной КЦ частотные искажения, вносимые выходной цепью, определяются соотношением:  (7.4) Коэффициент усиления каскада с выходной КЦ определяется выражением (3.2). Пример 7.1. Рассчитать выходную КЦ для усилительного каскада на транзисторе КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) при R Н =50 Ом, f B =200 МГц.
Определить R ОЩ , уменьшение выходной мощности на частоте f B и уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью при использовании КЦ и без нее. Решение. Найдем нормированное значение С ВЫХ : Используя соотношения (7.1), (7.2), найдем, что при отсутствии выходной КЦ уменьшение выходной мощности на частоте f B , обусловленное наличием С ВЫХ , составляет 2,14 раза, а при ее использовании - 1,097 раза. При отсутствии выходной КЦ уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью, определяется соотношением (3.7). Для условий примера 7.1
 (8.1) где K 0 = SR Э ; (8.2)      – сопротивление сток-исток транзистора T 1 ;      – нормированные относительно  и  значения элементов         – нормированная частота; – текущая круговая частота; – высшая круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя; – входная емкость транзистора Т 2 ; – выходная емкость транзистора T 1 . В таблице 8.1 приведены нормированные значения элементов   Таблица 8.1 получена с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, предполагающей составление и решение системы компонентных уравнений [13], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [14]. Таблица 8.1
 расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов.
Вычисление Теперь по (8.2) рассчитаем: K 0 =9,5. Вычитая из
Коэффициент усиления каскада на транзисторе T 1 в области верхних частот можно описать выражением [14]:
 (9.3) где С ВЫХ1Н , С ВХ2Н – нормированные относительно R ВЫХ1 и  значния С ВЫХ1 и С ВХ2 . При известных значениях R ВЫХ1 , С ВЫХ1 , С ВХ2 , расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов.
|
(4.4) где С ВХ – входная емкость оконечного каскада.
C 0 , R C , R 0 в (4.2), определим: L C опт =16,3 нГн.
(5.6) где С ВХ – входная емкость оконечного каскада.
1опт =288 пФ. Теперь по формуле (5.4) рассчитаем: f B =64,3 МГц. Из (5.5) найдем: С ВХ =23,3 пФ. 6 РАСЧЕТ ВХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей усилителей на ПТ в [8] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 6.1. 
f B =130 МГц. 7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ В рассматриваемых выше усилительных каскадах расширение полосы пропускания связано с потерей части выходной мощности в резисторах корректирующих цепей (КЦ) либо цепей обратной связи. От выходных каскадов усилителей требуется, как правило, получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот. Из теории усилителей известно [9], что для выполнения указанного требования необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Этого можно достигнуть, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 7.1. 
в таблице 7.1 равно 1,056. Этому значению 
=0,795. При наличии выходной КЦ из (7.4) найдем: Y B = 0,977. 8 РАСЧЕТ ДИССИПАТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ВТОРОГО ПОРЯДКА Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б. [10]. 
При использовании рассматриваемой КЦ в качестве входной 
В случае необходимости построения нормированной частотной характеристики проектируемого усилительного каскада значения 
следует подставить в (8.1) и найти модуль 
по формулам: 
Пример 8.1. Рассчитать межкаскадную КЦ усилительного каскада, приведенного на рисунке 8.1, его 
и 
при использовании транзисторов КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: f B =100 МГц; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1; допустимая неравномерность АЧХ - 
L 2 =162 нГн; R 3 =75 Ом.
(9.1) где 
(9.2) 
R ВЫХ1 – сопротивление сток-исток транзистора T 1 ; С ВХ2 – входная емкость транзистора T 2 ; 
– нормированные относительно 
– нормированная частота; 
дБ, при допустимом значении 
равном 
дБ и 
дБ, и при условии равенства нулю значения С ВЫХ1 и бесконечности - значения С ВХ2 . Таблица 9.1 получена с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, предполагающей составление и решение систем компонентных уравнений [13], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [14]. Таблица 9.1 
дБ