Реферат: Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах

Цель работы – получение законченных аналитических выражений для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих цепей наиболее известных и эффективных схемных решений построения усилительных каскадов на полевых транзисторах (ПТ). Основные результаты работы – вывод и представление в удобном для проектирования виде расчетных соотношений для усилительных каскадов с простой индуктивной и истоковой коррекциями, с четырехполюсными диссипативными межкаскадными корректирующими цепями второго и четвертого порядков, для входной и выходной корректирующих цепей. Для усилительного каскада с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка приведена методика расчета, позволяющая реализовать заданный наклон его амплитудно-частотной характеристики с заданной точностью. Для всех схемных решений построения усилительных каскадов на ПТ приведены примеры расчета.

1 ВВЕДЕНИЕ

Расчет элементов высокочастотной коррекции является неотъемлемой частью процесса проектирования усилительных устройств. В известной литературе материал, посвященный этой проблеме, не всегда представлен в удобном для проектирования виде. В этой связи в статье собраны наиболее известные и эффективные схемные решения построения широкополосных усилительных устройств на ПТ, а соотношения для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих цепей даны без выводов. Ссылки на литературу позволяют найти, при необходимости, доказательства справедливости приведенных соотношений.

Особо следует отметить, что в справочной литературе по отечественным ПТ [1, 2] не приводятся значения элементов эквивалентной схемы замещения ПТ. Поэтому при расчетах следует пользоваться параметрами зарубежных аналогов [2, 3] либо осуществлять проектирование на зарубежной элементной базе [3].

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

В соответствии с [4, 5, 6], предлагаемые ниже соотношения для расчета усилительных каскадов на ПТ основаны на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора, приведенной на рисунке 2.1,а, и полученной на её основе однонаправленной модели, приведенной на рисунке 2.1,б.

Рисунок 2.1

Здесь С_ЗИ – емкость затвор-исход, С_ЗС – емкость затвор-сток, С_СИ – емкость сток-исток, R_ВЫХ – сопротивление сток-исток, S – крутизна ПТ, С_ВХ =.C_ЗИ +С_ЗС (1+SR_Э ), R_Э =R_ВЫХ R_Н /(R_ВЫХ +R_Н ), R_Н – сопротивление нагрузки каскада на ПТ, C_ВЫХ =С_СИ +С_ЗС .

3 РАСЧЕТ НЕКОРРЕКТИРОВАННОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ИСТОКОМ

3.1 ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема некорректированного усилительного каскада приведена на рисунке 3.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.1,б.

Рисунок 3.1

В соответствии с [6], коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением:

, (3.1)

где ; (3.2)

; (3.3)

; (3.4)

; (3.5)

; - текущая круговая частота.

При заданном уровне частотных искажений

(3.6)

верхняя частота f_В полосы пропускания каскада равна:

, (3.7)

где .

Входное сопротивление каскада на ПТ, без учета цепей смещения, определяется входной емкостью:

. (3.8)

Пример 3.1. Рассчитать f_B , R_C , C_ВХ каскада, приведенного на рисунке 3.1, при использовании транзистора КП907Б (С_ЗИ =20 пФ; С_ЗС =5 пФ; С_СИ =12 пФ; R_ВЫХ =150 Ом; S=200 мА/В [7]) и условий: R_Н =50 Ом; Y_B =0,9; K₀ =4.

Решение. По известным K₀ и S из (3.2) найдем: R_Э =20 Ом. Зная R_ВЫХ , R_Н и R_Э , из (3.3) определим: R_С = 43 Ом. По (3.4) и (3.5) рассчитаем: С₀ =17 пФ; =. Подставляя известные и Y_В в (3.7), получим: f_B =227 МГц. По формуле (3.8) найдем: С_ВХ =45 пФ.

3.2 ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД

Принципиальная схема каскада приведена на рисунке 3.2,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.2,б.

Рисунок 3.2

Коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением (3.1), в котором значения R_Э и С₀ рассчитываются по формулам:

; (3.9)

, (3.10)

где С_ВХ – входная емкость нагружающего каскада.

Значения 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; K₀ =4; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--