В области верхних частот (или малых времен)

 

При расчете основных характеристик выходного каскада следует вначале определить коэффициент усиления каскада в области средних частот:

где — низкочастотное значение крутизны транзистора в рабочей точке.

 

Для УИС однополярного сигнала низкочастотное значение крутизны транзистора следует определять для усредненного тока коллектора :

 

Далее необходимо определить требуемое значение постоянной времени каскада в области ВЧ (или МВ) для i- го каскада:

 

— для УГС с заданной верхней граничной частотой

где — доля частотных искажений (в относительных единицах), распределенных на каскад;

 

 

— для УИС

,

где — время установления фронта, распределенное на каскад.

 

 

Затем необходимо рассчитать ожидаемое значение постоянной в области ВЧ (или МВ) рассчитываемого каскада:

где — емкость, нагружающая выходной каскад (если для выходного каскада не задана, то взять

 

В последнем выражении первое слагаемое суммы (ti) соответствует постоянной времени транзистора i-го каскада, второе слагаемое суммы (ti1) — постоянной времени выходной цепи транзистора, а третье слагаемое суммы (ti2) — постоянной времени нагрузки.

 

Если , то ожидаемые искажения будут не больше заданных.

 

В противном случае, т.е. когда , возможно уменьшениепутем снижения (уменьшение номинала ).

 

Затем следует уточнить положение рабочей точки и т.д., т.е. проделать цикл вычислений, аналогичный рассмотренному.

 

Если по каким-либо причинам уменьшение нежелательно (например, при требовании согласования выхода усилителя с нагрузкой), то следует (если имеется запас по коэффициенту усиления) ввести в каскад отрицательную обратную связь (ООС),

ориентировочно полагая, что уменьшится в глубину обратной связи раз.

В случае, если введение ООС нежелательно, например, ввиду малости ожидаемого , требуется применение транзистора с большей .

При последовательной связи по току, глубину ООС следует определить из выражения [5]:

где — сопротивление обратной связи

 

Учитывая ООС, крутизна усиления транзистора определится:

ОКОНЧАТЕЛЬНО подставляя в выражения (3.3) и (3.4) вместо , получим значение коэффициента усиления и постоянной времени каскада в области ВЧ (или МВ) с учетом ООС:

,

.

 

 

Если полученные значения и удовлетворяют первоначально заданным, и , то далее следует определить входные параметры каскада:

— входное сопротивление каскада

,

где — входное сопротивление транзистора с ОЭ,

— сопротивление базового делителя (параллельное соединение и ); — сопротивления.

— входную динамическую емкость каскада

При наличии в каскаде ООС следует в последнем выражении вместо следует применять значение .

 

Для построения АЧХ и ФЧХ i-го каскада в области ВЧ следует воспользоваться выражениями:

 

— относительного коэффициента передачи Yв

 

где ;

φвi = –arctg (ωτвi);

 

— коэффициента частотных искажений Mвi

Mвi = 1/Yвi.

Связь коэффициента частотных искажений Mв и fв усилителя выражается как

.

В случае применения одинаковых каскадов в n-каскадном усилителе полоса рабочих частот сужается, поэтому верхние граничные частоты каскадов необходимо корректировать путем увеличения ее до значения равного

.

 

Расчет характеристик выходного каскада в области верхних частот, приведенный в параграфе, справедлив для других i-х каскадов.