Контрольная работа: Расчет усилителя радиочастоты

где ½h21э½f - модуль коэффициента усиления тока базы в схеме с общим эмиттером на высокой частоте f (приводится обычно в справочнике). Величины rб' и rб'э определяют в соответствии с известными соотношениями [2] с.114

rб¢ = к × / Cк,

rб¢э = T × (1 + h21э) / (11600 × Iэ) = T × h21э / (11600

где к - постоянная времени цепи обратное связи транзистора,

Cк - емкость коллекторного перехода; Т - абсолютная температура;

Iэ, Iк - токи в цепи эмиттера и коллектора; коэффициент, зависящий от технологии изготовления транзистора. Для сплавных транзисторов =1, для сплавно-диффузионных = 2, для меза транзисторов = 3. При нормальной температуре

rб¢э = 25.6 × (1 + h21э) / Iэ (мА)..

Современнее транзисторы имеют h21э, обычно лежащее в пределах от 20 до 200; для маломощных транзисторов rб имеет значение от 30 до 100 Ом, причем меньшие сопротивления из этого интервала соответствуют высокочастотным транзисторам, а большие - низкочастотным.

Довольно часто в справочных данных на микросхему не приводится тип применяемых в ней транзисторов, но даются два различных значения крутизны. Одно из них соответствует средним частотам (S0), а второе Y21f определяется на достаточно высокой частоте f. В этом случае можно найти

.

Если в справочнике задана верхняя граничная частота полосы пропускания - fв, т.е. наибольшее значение частоты, на которой коэффициент усиления микросхемы уменьшается на 3 дБ от значения на средних частотах, то

= 1 / (2 × × fв).

Для многокаскадных микросхем нельзя указать простых методов расчета частотной зависимости их параметров, так как неизвестно соотношение постоянных времен отдельных каскадов усилителя, а следовательно, нельзя определить вклад каждого каскада в формирование спада частотной характеристики усилителя на высоких частотах. Однако в раде случаев по виду схемы можно с большой степенью достоверности оценить влияние того или иного каскада на общую амплитудно-частотную характеристику микросхемы. Так, например, известно, что амплитудно-частотные искажения каскада с общей базой значительно меньше амплитудно-частотных искажений каскада с общим эмиттером. Поэтому, если усилитель имеет в своем составе каскад с общей базой, то его влиянием на амплитудно-частотную характеристику усилителя можно пренебречь. К аналогичным ситуациям может приводить использование в каскадах местных отрицательных обратных связей.

Зависимость параметров микросхемы от частоты удобно характеризовать отношением рабочей частоты f к граничной частоте по крутизне

= f / fв = 2 × × f

Анализ изменения параметров позволяет выделать три наиболее характерные области. При £ 0.3 крутизна ½Y21½f, входная емкость транзистора Свх, выходная емкость Свых от частоты практически не зависят. В схеме с общим эмиттером зависимость входного сопротивления Rвх и выходного сопротивления Rвых транзистора от частоты в этом случае выражена очень слабо

Rвхf = Rвх × rб¢ / (rб¢ + 2 × Rвх);

Rвыхf = Rвых × / ( + Rвых × 2 × S0 × rб¢× Cк)

При £ 3 параметры транзисторов имеют наилучшие значения с точки зрения получения высоких технических показателей каскада.

Поэтому использование их при £ 3 является предпочтительным.

Если 0.3 < < 3,2, то все параметры транзистора в большой степени зависят от рабочей частоты.

Пересчет параметров биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером, может быть осуществлен по формулам:

½Y21½f = S0 / (1 + 2)0.5 ; Rвхf = Rвх × rб¢ × (1 + 2) / (rб¢ + 2 × Rвх);

g11f = 1 / Rвхf; Rвх = rб¢ + rб¢э; Rвых = (10 ... 50) кОм;

Rвыхf = Rвых × / [ + Rвых × S0 × rб¢× Cк × 2 / (1 + 2)], g22f = 1 / Rвыхf;

Cвхf = × [1 - rб¢ / (rб¢ + rб¢э)] / [rб¢ × (1 + 2)]; Cвыхf = Cк × [1 + S0 × rб¢ / (1 + 2)].

При ³ 3.2 все параметры транзисторов слабо зависят от частоты, но имеют наихудшие значения, при которых их практическое использование оказывается нежелательным.

Необходимо рассчитать однокаскадный одноконтурный усилитель радиочастоты (УРЧ).