Аналоговые электронные устройства: Учебное пособие, страница 3

При увеличении коэффициента усиления К_i какого-либо каскада возрастает его входная ёмкость, входящая в нагрузку предыдущего каскада. В такой ситуации иногда предполагается в качестве предыдущего каскада использовать эмиттерный повторитель. При этом необходима проверка устойчивости и сравнение по всем показателям комбинаций ''повторитель + каскад с большим усилением'' и ''каскад с умеренным усилением + каскад с умеренным усилением'', которая в большинстве случаев приводит к нецелесообразности использования комбинации ''повторитель + каскад''.

Входной каскад, как правило, работает в режиме малого сигнала, и особенности построения его схемы могут быть связаны с необходимостью наилучшей передачи сигнала от источника ко входу усилителя. Ещё одной особенностью является то, что шумы всего усилителя определяются обычно входным каскадом. Поэтому этот каскад выполняют на малошумящем транзисторе и с использованием транзистора в режиме малого тока коллектора. Входная цепь характеризуется модулем коэффициента передачи на средних частотах (К_{ВХ. ЦЕПИ}) и постоянной времени верхних частот (t_{ВХ. ЦЕПИ}), определяющей воспроизведение верхних частот (малых времён):

,

где R_ВХ – входное сопротивление усилителя, R_C – внутреннее (выходное сопротивление источника сигнала);

                                     

где С_{ВХ. ДИН} – входная ёмкость усилителя, t_{ВХ. ЦЕПИ} – постоянная времени верхних частот, определяющая уровень искажений входной цепи на верхних частотах (в области малых времён).

По мере увеличения R_ВХ увеличивается коэффициент передачи входной цепи, но затрудняется усиление верхних частот. В некоторых случаях требуется обеспечить заданные R_ВХ , С_{ВХ. ДИН} , в том числе ситуацию R_ВХ= R_С . Всё это обеспечивается соответствующим построением схемы входного каскада.

При выборе схемы  и места включения регулировки усиления учитывают:

- возможность обеспечения заданной глубины регулировки;

- искажения, вносимые регулировкой на верхних частотах (в области малых времён);

- защиту каскадов от перегрузки большим входным сигналом, а следовательно, заботу о снижении уровня нелинейных искажений.

При расчёте структурной схемы следует помнить  о необходимости обеспечения устойчивой работы усилителя, чему способствуют развязывающие фильтры, число и место включения которых следует продумать уже на этом этапе.

Результатом расчёта по выбору и обоснованию структурной схемы является сама схема со всей информацией (рис.2).

Рис. 2. Структурная схема усилителя

Предварительный расчет выходного каскада

Выходной каскад работает в режиме большого сигнала, поэтому расчёт его нужно вести так, чтобы обеспечить заданную амплитуду выходного напряжения при допустимых линейных (в области верхних частот или малых времён) и нелинейных искажениях.

В качестве базовой схемы выбирается усилитель на сопротивлениях (рис.3). Необходимость усложнения схемы обосновывается расчётом.

Расчёт начинается с выбора транзистора и режима его работы. В процессе расчёта выбираются напряжение питания и сопротивление в цепи коллектора (R_K). Решение не является однозначным и требует выполнения нескольких вариантов расчёта, их сравнения и выбора того, который лучше соответствует условиям ТЗ. В процессе расчёта для выбранного транзистора строится выходная и входная динамические характеристики (рис.4).

Рис. 3. Принципиальная схема выходного каскада

На этом этапе рассмотрение относится к средним частотам (установившемуся режиму) и, следовательно, учитывается лишь активная часть сопротивления нагрузки R_H.