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 следуетопределить 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.