| Загрузить архив: | |
| Файл: 015-0036.zip (140kb [zip], Скачиваний: 86) скачать | 
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.
| 
   
  | 
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 2.1
Здесь СЗИ – емкость затвор-исход, СЗС – емкость затвор-сток, ССИ – емкость сток-исток, RВЫХ – сопротивление сток-исток, S – крутизна ПТ, СВХ =.CЗИ +СЗС(1+SRЭ), RЭ=RВЫХRН/(RВЫХ+RН), RН – сопротивление нагрузки каскада на ПТ, CВЫХ=ССИ+СЗС.
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.
| 
   
  | 
  
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   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 fВ 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 fB, RC, CВХ каскада, приведенного на рисунке 3.1, при использовании транзистора КП907Б (СЗИ=20 пФ; СЗС=5 пФ; ССИ=12 пФ; RВЫХ=150 Ом; S=200 мА/В [7]) и условий: RН=50 Ом; YB=0,9; K0=4.
Решение. По
известным K0 и S из (3.2) найдем: RЭ=20 Ом. Зная RВЫХ, RН и RЭ, из (3.3) определим: RС = 43 Ом. По (3.4) и (3.5) рассчитаем: С0=17
пФ; 

и YВ в (3.7), получим: fB=227 МГц. По формуле (3.8) найдем:
СВХ=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.
| 
   
  | 
  
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 3.2
Коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением (3.1), в котором значения RЭ и С0 рассчитываются по формулам:
                            (3.9)
                      (3.10)
где СВХ – входная емкость нагружающего каскада.
Значения fB и СВХ каскада рассчитываются по соотношениям (3.7) и (3.8).
Пример 3.2. Рассчитать fB, RC, CВХ каскада, приведенного на рисунке 3.2, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора в примере 3.1) и условий: YB=0.9; K0=4; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1.
Решение. По
известным K0 и S из (3.2) найдем: RЭ=20 Ом. Зная RЭ и RВЫХ, из (3.9) определим: RC=23 Ом. По (3.10) и (3.4)
рассчитаем С0=62 пФ; 

и YB в (3.7), получим: fB=62 МГц. По формуле (3.8) найдем: СВХ=45
пФ.
3.3 РАСЧЕТ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ
Принципиальная схема входной цепи каскада приведена на рисунке 3.3,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.3,б.
| 
   
  | 
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 3.3
Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением [6]:

где                           
                                     (3.11)
                                        (3.12)

СВХ – входная емкость каскада на ПТ.
Значение fB входной цепи рассчитывается по формуле (3.7).
Пример 3.3. Рассчитать K0 и fB входной цепи, приведенной на рисунке 3.3, при условиях : RГ=50 Ом; RЗ=1 МОм; YB=0,9; CВХ – из примера 3.1.
Решение. По (3.11)
найдем: K0=1, по
(3.12) определим: 

и YB в (3.7), получим: fB=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.
| 
  
   
  | 
  
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 4.1
Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]:

где K0=SRЭ; (4.1)






Значение 
, соответствующее оптимальной по Брауде амплитудно-частотной
характеристике (АЧХ) [6], рассчитывается по формуле:
          (4.2)
При заданном значении YB 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 RЭ, R0 и С0 принимаются равными:
                              (4.4)
где СВХ – входная емкость оконечного каскада.
Пример 4.1. Рассчитать fB, LC, RC, CВХ каскада, приведенного на рисунке 4.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: YB=0,9; K0=4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1.
Решение. По
известным K0 и S из (4.1) найдем: RЭ=20 Ом. Далее по (4.4) получим: RC=23 Ом; R0= 150 Ом; C0=62 пФ; 
C0, RC, R0 в (4.2), определим: LCопт=16,3 нГн. Теперь по формуле (4.3)
рассчитаем: fB=126 МГц.
Из (3.8) найдем: CВХ=45 пФ.
Принципиальная схема каскада с истоковой коррекцией приведена на рисунке 5.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 5.1,б.
| 
   
  | 
  
  
  
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 5.1
Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]:

где K0=SRЭ/F; (5.1)
                                                       (5.2)




Значение С1опт, соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:
                                              (5.3)
При заданном значении YB 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 RЭ и С0 принимаются равными:
(5.6)
где СВХ – входная емкость оконечного каскада.
Пример 5.1. Рассчитать fB, R1, С1, СВХ каскада, приведенного на рисунке 5.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: YB=0,9; K0=4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагрузочного каскада - из примера 3.1.
Решение. По
известным K0,S,RЭиз 
(5.1),(5.2)найдем: 
F=7,5 ; R1=32,5 Ом. Далее получим: С0=62 пФ; 
1опт=288 пФ. Теперь по
формуле (5.4) рассчитаем: fB=64,3 МГц.
Из (5.5) найдем: СВХ=23,3 пФ.
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.
| 
   
  | 
  
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 6.1
Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением:

где                           
                                              (6.1)




СВХ – входная емкость каскада на ПТ.
Значение L3опт, соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле:
    (6.2)
При заданном значении YB и расчете LЗопт по (6.2) верхняя частота полосы пропускания входной цепи равна:
                (6.3)
Пример 6.1. Рассчитать fB, RЗ, LЗ входной цепи, приведенной на рисунке 6.1, при условиях: YB=0,9; RГ=50 Ом; СВХ – из примера 3.1; допустимое уменьшение К0 за счет введения корректирующей цепи – 2 раза.
Решение. Из
условия допустимого уменьшения К0 и соотношения (6.1) найдем: RЗ=50 Ом. Подставляя известные СВХ,
RГ и RЗ в (6.2), получим: LЗопт=37,5 нГн. Далее определим: 


fB=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.
| 
   
  | 
  
  
   
  | 
 
| 
   а)  | 
  
   б)  | 
 
Рисунок 7.1
При работе выходного каскада без выходной КЦ модуль коэффициента
отражения 
ощущаемого
сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [9]:
                            (7.1)
Уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием CВЫХ, составляет величину:
                         
(7.2)
где 
при условии равенства
нулю СВЫХ; 
– максимальное
значение выходной мощности на частоте 
при наличии СВЫХ.
Использование фильтра нижних частот в качестве выходной КЦ
при одновременном расчете элементов L1, C1 по методике Фано [9] позволяет
обеспечить минимально возможное, соответствующее заданным CВЫХ и fB, значение максимальной величины модуля коэффициента
отражения 
в полосе частот от
нуля до fB.
В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов L1, C1, CВЫХ, рассчитанные
по методике Фано, а также коэффициент 
RОЩ, относительно которого вычисляется
[9].
| 
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
 
| 
   0,1  | 
  
   0,18  | 
  
   0,099  | 
  
   0,000  | 
  
   1,000  | 
 
| 
   0,2  | 
  
   0,382  | 
  
   0,195  | 
  
   0,002  | 
  
   1,001  | 
 
| 
   0,3  | 
  
   0,547  | 
  
   0,285  | 
  
   0,006  | 
  
   1,002  | 
 
| 
   0,4  | 
  
   0,682  | 
  
   0,367  | 
  
   0,013  | 
  
   1,010  | 
 
| 
   0,5  | 
  
   0,788  | 
  
   0,443  | 
  
   0,024  | 
  
   1,020  | 
 
| 
   0,6  | 
  
   0,865  | 
  
   0,513  | 
  
   0,037  | 
  
   1,036  | 
 
| 
   0,7  | 
  
   0,917  | 
  
   0,579  | 
  
   0,053  | 
  
   1,059  | 
 
| 
   0,8  | 
  
   0,949  | 
  
   0,642  | 
  
   0,071  | 
  
   1,086  | 
 
| 
   0,9  | 
  
   0,963  | 
  
   0,704  | 
  
   0,091  | 
  
   1,117  | 
 
| 
   1,0  | 
  
   0,966  | 
  
   0,753  | 
  
   0,111  | 
  
   1,153  | 
 
| 
   1,1  | 
  
   0,958  | 
  
   0,823  | 
  
   0,131  | 
  
   1,193  | 
 
| 
   1,2  | 
  
   0,944  | 
  
   0,881  | 
  
   0,153  | 
  
   1,238  | 
 
| 
   1,3  | 
  
   0,927  | 
  
   0,940  | 
  
   0,174  | 
  
   1,284  | 
 
| 
   1,4  | 
  
   0,904  | 
  
   0,998  | 
  
   0,195  | 
  
   1,332  | 
 
| 
   1,5  | 
  
   0,882  | 
  
   1,056  | 
  
   0,215  | 
  
   1,383  | 
 
| 
   1,6  | 
  
   0,858  | 
  
   1,115  | 
  
   0,235  | 
  
   1,437  | 
 
| 
   1,7  | 
  
   0,833  | 
  
   1,173  | 
  
   0,255  | 
  
   1,490  | 
 
| 
   1,8  | 
  
   0,808  | 
  
   1,233  | 
  
   0,273  | 
  
   1,548  | 
 
| 
   1,9  | 
  
   0,783  | 
  
   1,292  | 
  
   0,292  | 
  
   1,605  | 
 
| 
   2,0  | 
  
   0,760  | 
  
   1,352  | 
  
   0,309  | 
  
   1,664  | 
 
Истинные значения элементов рассчитываются по формулам:
                                (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 RН=50 Ом, fB=200 МГц. Определить RОЩ, уменьшение выходной мощности на частоте fB и уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью при использовании КЦ и без нее.
Решение. Найдем
нормированное значение СВЫХ: 

в таблице 7.1 равно
1,056. Этому значению 
соответствуют: 




RОЩ=36,2 Ом.
Используя соотношения (7.1), (7.2), найдем, что при отсутствии выходной КЦ
уменьшение выходной мощности на частоте fB, обусловленное наличием СВЫХ, 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 

и fB, получим: YB=
=0,795. При наличии выходной КЦ из (7.4) найдем: YB= 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].
| 
   
  | 
 
| 
   а)  | 
 
| 
   
  | 
 
| 
   б)  | 
 
Рисунок 8.1
Коэффициент усиления каскада на транзисторе T1 в области верхних частот можно описать выражением [11, 12]:
        (8.1)
где K0=SRЭ; (8.2)




      
– сопротивление
сток-исток транзистора T1; 



– нормированные
относительно 
и 
значения элементов 







– нормированная
частота; 
– текущая круговая
частота; 
– высшая круговая
частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя; 
– входная емкость
транзистора Т2; 
– выходная емкость
транзистора T1.
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].
| 
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
 ||||
| 
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
 |
| 
   0,01  | 
  
   1,597  | 
  
   88,206  | 
  
   160,3  | 
  
   2,02  | 
  
   101  | 
  
   202,3  | 
 
| 
   0,05  | 
  
   1,597  | 
  
   18,08  | 
  
   32,061  | 
  
   2,02  | 
  
   20,64  | 
  
   40,47  | 
 
| 
   0,1  | 
  
   1,597  | 
  
   9,315  | 
  
   16,03  | 
  
   2,02  | 
  
   10,57  | 
  
   20,23  | 
 
| 
   0,15  | 
  
   1,597  | 
  
   6,393  | 
  
   10,69  | 
  
   2,02  | 
  
   7,21  | 
  
   13,5  | 
 
| 
   0,2  | 
  
   1,596  | 
  
   4,932  | 
  
   8,019  | 
  
   2,02  | 
  
   5,5  | 
  
   10,1  | 
 
| 
   0,3  | 
  
   1,596  | 
  
   3,471  | 
  
   5,347  | 
  
   2,02  | 
  
   3,856  | 
  
   6,746  | 
 
| 
   0,4  | 
  
   1,595  | 
  
   2,741  | 
  
   4,012  | 
  
   2,02  | 
  
   3,017  | 
  
   5,06  | 
 
| 
   0,6  | 
  
   1,594  | 
  
   2,011  | 
  
   2,677  | 
  
   2,02  | 
  
   2,177  | 
  
   3,373  | 
 
| 
   0,8  | 
  
   1,521  | 
  
   1,647  | 
  
   2,011  | 
  
   2,02  | 
  
   1,758  | 
  
   2,53  | 
 
| 
   1  | 
  
   1,588  | 
  
   1,429  | 
  
   1,613  | 
  
   2,02  | 
  
   1,506  | 
  
   2,025  | 
 
| 
   1,2  | 
  
   1,58  | 
  
   1,285  | 
  
   1,351  | 
  
   2,02  | 
  
   1,338  | 
  
   1,688  | 
 
| 
   1,5  | 
  
   1,467  | 
  
   1,178  | 
  
   1,173  | 
  
   2,02  | 
  
   1,17  | 
  
   1,352  | 
 
| 
   1,7  | 
  
   1,738  | 
  
   1,017  | 
  
   0,871  | 
  
   2,015  | 
  
   1,092  | 
  
   1,194  | 
 
| 
   2  | 
  
   1,627  | 
  
   0,977  | 
  
   0,787  | 
  
   2,00  | 
  
   1,007  | 
  
   1,023  | 
 
| 
   2,5  | 
  
   1,613  | 
  
   0,894  | 
  
   0,635  | 
  
   2,03  | 
  
   0,899  | 
  
   0,807  | 
 
| 
   3  | 
  
   1,61  | 
  
   0,837  | 
  
   0,53  | 
  
   2,026  | 
  
   0,833  | 
  
   0,673  | 
 
| 
   3,5  | 
  
   1,608  | 
  
   0,796  | 
  
   0,455  | 
  
   2,025  | 
  
   0,785  | 
  
   0,577  | 
 
| 
   4,5  | 
  
   1,606  | 
  
   0,741  | 
  
   0,354  | 
  
   2,025  | 
  
   0,721  | 
  
   0,449  | 
 
| 
   6  | 
  
   1,605  | 
  
   0,692  | 
  
   0,266  | 
  
   2,024  | 
  
   0,666  | 
  
   0,337  | 
 
| 
   8  | 
  
   1,604  | 
  
   0,656  | 
  
   0,199  | 
  
   2,024  | 
  
   0,624  | 
  
   0,253  | 
 
| 
   10  | 
  
   1,604  | 
  
   0,634  | 
  
   0,160  | 
  
   2,024  | 
  
   0,598  | 
  
   0,202  | 
 
При известных значениях 



расчет межкаскадной КЦ
состоит из следующих этапов. Вычисление 
по формуле: 



и их денормирование по
формулам: 




При использовании рассматриваемой КЦ в качестве входной 
принимается равной
нулю, 
принимается равным 
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: fB=100 МГц; входная емкость нагружающего
каскада - из примера 3.1; допустимая неравномерность АЧХ - 

Решение. По
известным 
и 
найдем: 







и 
L2=162 нГн; R3=75 Ом. Теперь по (8.2) рассчитаем:
K0=9,5.
Вычитая из 
величину 
1= =7,8 пФ. Из (3.8) найдем: СВХ=72,5
пФ.
10 РАСЧЕТ ДИССИПАТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка [15] приведена на рисунке 9.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 9.1,б.
| 
   
  | 
 
| 
   а)  | 
 
| 
   
  | 
 
| 
   б)  | 
 
Рисунок 9.1
Несмотря на то, что КЦ содержит пять корректирующих элементов, конструктивно ее выполнение может оказаться проще выполнения КЦ второго порядка.
Коэффициент усиления каскада на транзисторе T1 в области верхних частот можно описать выражением [14]:
      (9.1)
где                    
                                           (9.2)






      RВЫХ1 – сопротивление сток-исток
транзистора T1; СВХ2
– входная емкость транзистора T2; 



– нормированные
относительно 
и 
значения элементов L1, R2, C3, C4, L5, соответствующие преобразованной схеме КЦ, в которой
значение CВЫХ1 равно нулю,
а значение СВХ2 равно бесконечности; СВЫХ1 – выходная емкость
транзистора T1; 
– нормированная
частота; 
– текущая круговая
частота; 
– высшая круговая
частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя.
В таблице 9.1 приведены нормированные значения элементов L1, R2, C3, C4, L5, вычисленные для случая реализации усилительного
каскада с различным наклоном АЧХ, лежащим в пределах 
дБ, при допустимом
значении 
равном 
дБ и 
дБ, и при условии
равенства нулю значения СВЫХ1 и бесконечности - значения СВХ2.
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].
| 
   Наклон АЧХ, дБ  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
 ||||||||
| 
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
  
   
  | 
 |
| 
   -6  | 
  
   2,40  | 
  
   1,58  | 
  
   5,85  | 
  
   2,34  | 
  
   0,451  | 
  
   2,43  | 
  
   1,21  | 
  
   6,75  | 
  
   2,81  | 
  
   0,427  | 
 
| 
   -5  | 
  
   2,47  | 
  
   1,63  | 
  
   5,53  | 
  
   2,39  | 
  
   0,426  | 
  
   2,43  | 
  
   1,22  | 
  
   6,49  | 
  
   2,90  | 
  
   0,401  | 
 
| 
   -4  | 
  
   2,49  | 
  
   1,65  | 
  
   5,23  | 
  
   2,48  | 
  
   0,399  | 
  
   2,41  | 
  
   1,20  | 
  
   6,24  | 
  
   3,03  | 
  
   0,374  | 
 
| 
   -3  | 
  
   2,48  | 
  
   1,64  | 
  
   4,97  | 
  
   2,60  | 
  
   0,374  | 
  
   2,36  | 
  
   1,18  | 
  
   6,02  | 
  
   3,20  | 
  
   0,348  | 
 
| 
   -2  | 
  
   2,42  | 
  
   1,59  | 
  
   4,75  | 
  
   2,74  | 
  
   0,351  | 
  
   2,32  | 
  
   1,16  | 
  
   5,77  | 
  
   3,36  | 
  
   0,327  | 
 
| 
   -1  | 
  
   2,29  | 
  
   1,51  | 
  
   4,59  | 
  
   2,93  | 
  
   0,327  | 
  
   2,30  | 
  
   1,15  | 
  
   5,47  | 
  
   3,50  | 
  
   0,309  | 
 
| 
   0  | 
  
   2,09  | 
  
   1,38  | 
  
   4,49  | 
  
   3,18  | 
  
   0,303  | 
  
   2,22  | 
  
   1,11  | 
  
   5,23  | 
  
   3,69  | 
  
   0,291  | 
 
| 
   +1  | 
  
   1,84  | 
  
   1,21  | 
  
   4,49  | 
  
   3,52  | 
  
   0,277  | 
  
   2,08  | 
  
   1,04  | 
  
   5,08  | 
  
   3,93  | 
  
   0,273  | 
 
| 
   +2  | 
  
   1,60  | 
  
   1,05  | 
  
   4,52  | 
  
   3,91  | 
  
   0,252  | 
  
   1,88  | 
  
   0,94  | 
  
   5,02  | 
  
   4,26  | 
  
   0,253  | 
 
| 
   +3  | 
  
   1,33  | 
  
   0,876  | 
  
   4,69  | 
  
   4,47  | 
  
   0,225  | 
  
   1,68  | 
  
   0,842  | 
  
   4,99  | 
  
   4,62  | 
  
   0,234  | 
 
| 
   +4  | 
  
   2,69  | 
  
   1,35  | 
  
   3,34  | 
  
   3,29  | 
  
   0,281  | 
  
   1,51  | 
  
   0,757  | 
  
   4,97  | 
  
   5,02  | 
  
   0,217  | 
 
| 
   +5  | 
  
   2,23  | 
  
   1,11  | 
  
   3,43  | 
  
   3,67  | 
  
   0,257  | 
  
   1,32  | 
  
   0,662  | 
  
   5,05  | 
  
   5,54  | 
  
   0,198  | 
 
| 
   +6  | 
  
   1,76  | 
  
   0,879  | 
  
   3,65  | 
  
   4,27  | 
  
   0,228  | 
  
   1,10  | 
  
   0,552  | 
  
   5,29  | 
  
   6,31  | 
  
   0,176  | 
 
Для расчета нормированных значений элементов L1, R2, C3, C4, L5, обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных нормированных значений СВЫХ1 и СВХ2, следует воспользоваться формулами пересчета [14]:
           (9.3)
где СВЫХ1Н, СВХ2Н – нормированные
относительно RВЫХ1 и 
значния СВЫХ1
и СВХ2.
При известных значениях 
RВЫХ1, СВЫХ1,
СВХ2, расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов. Вычисление
нормированных значений СВЫХ1 и СВХ2 по формуле: СН=




по заданному наклону и
требуемой неравномерности АЧХ. Расчет L1, R2, C3, C4, L5 по формулам пересчета (9.3) и их
денормирование.
При использовании рассматриваемой КЦ в качестве входной СВЫХ1 принимается равной нулю, RВЫХ1 принимается равным RГ, а коэффициент передачи входной цепи на средних частотах рассчитывается по формуле:
                                    (9.4)
В случае необходимости построения нормированной частотной
характеристики проектируемого усилительного каскада значения 



следует подставить в
(9.1) и найти модуль KU. Реальная
частотная характеристика может быть рассчитана после денормирования
коэффициентов 



по формулам: 




Пример 9.1. Рассчитать
межкаскадную КЦ усилителя, приведенного на рисунке 9.1, его K0 и СВХ при использовании
транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: fB=100 МГц; входная емкость
нагружающего каскада - из примера 3.1; допустимая неравномерность АЧХ -
дБ; наклон АЧХ - 0 дБ.
Решение. Из таблицы
9.1 для неравномерности АЧХ + 0,5 дБ и наклона АЧХ, равного 0 дБ, имеем:




ВЫХ1 и СВХ2
равны: СВЫХ1Н= =
ВХ2Н=
L1H=2,22; R2Н=1,11; С3Н=14,6; С4Н=0,587;
L5Н=0,786.
Денормируя полученные значения, определим: L1=
R2=
3=
4=6,2 пФ; L5=187 нГн. Теперь по (9.2) рассчитаем: K0=11,86. Из (3.8) найдем: СВХ=84,3
пФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Перельман Б.Л. Новые транзисторы: Справочник. – М.: Солон, 1996.
2. Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. – М.: КУБК-а, 1997.
3. Полевые транзисторы: Справочник. – Faber. STM. Publications, 1997.
4. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. – М.: Радио и связь, 1987.
5. Никифоров В.В., Кулиш Т.Т., Шевнин И.В. К проектированию широкополосных усилителей мощности КВ- УКВ- диапазона на мощных МДП-транзисторах // В сб.: Полупроводниковые приборы в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. -1993.- Вып. 23.
6. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977.
7. Никифоров В.В., Максимчук А.А. Определение элементов эквивалентной схемы мощных МДП-транзисторов // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь.- 1985.- Вып. 25.
8. Никифоров В.В., Терентьев С.Ю. Синтез цепей коррекции широкополосных усилителей мощности с применением методов нелинейного программирования // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. - 1986. - Вып. 26.
9. Широкополосные радиопередающие устройства / Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. / Под ред. О.В. Алексеева. – М.: Связь, 1978.
10. Титов А.А., Ильюшенко В.Н., Авдоченко Б.И., Обихвостов В.Д. Широкополосный усилитель мощности для работы на несогласованную нагрузку // ПТЭ. - 1996. - №2. - С.68-69.
11. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. – М.: Сов. радио, 1980.
12. Бабак Л.И., Дьячко А.Н., Дергунов С.А. Расчет цепей коррекции мощных сверхширокополосных транзисторных СВЧ-усилителей // Полупроводниковая электроника в технике связи /Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. - 1988. - Вып. 27.
13. Бабак Л.И., Шевцов А.Н., Юсупов Р.Р. Пакет программ автоматизированного расчета транзисторных широкополосных и импульсных УВЧ- и СВЧ-усилителей // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. - 1993. - №3. - С.60-63.
14. Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности // Радиотехника. - 1989. - №2. - С.88-90.
15. Жаворонков В.И., Изгагин
Л.Н., Шварц Н.З. Транзисторный усилитель СВЧ с полосой пропускания 
МГц // Приборы и
техника эксперимента. – 1972. - №3. - С.134-135.