Дифференциальный каскад. Дифференциальный усилитель с каскодной схемой. Предлагаемая схема предоконечного каскада, страница 6

Выбираем транзистор VT3 из условия fT > fВ. У транзистора VT3 большая граничная частота, т.к. он включен по схеме с ОБ. Он должен иметь большое допустимое напряжение UКБ. Подходящим транзистором является сборка 2ТС3103А с параметрами:fT = 600 МГц; максимальная мощность рассеиваемая на коллекторе РК = 300 мВт; максимальный ток коллектора Ikm = 20 мА;  емкость коллектора СК = 2.5 пФ; постоянная времени цепи обратной связи r’бСК = 80 пс; коэффициент усиления тока h21Э = 40…200.

Вычислим сопротивление базы:

=  =  = 32 Ом

Из-за большого разброса параметра h21Э, определяем среднегеометрическое:

h21Э =

Рассчитаем ВЧ коррекцию (см. п2.2: ВЧ коррекция). Искажения вносимые этим каскадом на высокой частоте 1.5 дБ (см. Распределение искажений в усилителе.). Тогда:

MВОК = =100.075 = 1.1885

Отнесем эти искажения на выходную цепь:

MC=MВОК

YС = 1 / MC = 1 / 1.1885 = 0.841

где YC - относительное усиление. Выбираем коэффициент коррекции m = 0.414. Для семейства обобщенных характеристик (рис.4.) с учетом YC и m находим XC = 1.33

Определим паразитную емкость:

C0 = CK + CM + CВХ

где  С= 2.5 пФ – емкость коллектора VT3,

 СM = 1 пФ – емкость монтажа. Она составляет единицы пикофарад.

СВХ = 2.343 пФ – входная емкость эмиттерного повторителя. Тогда:

C0 = 2.5 + 1 + 2.343 = 5.943 пФ

Из выражения для обобщенной частоты:

XC = ωВRНC0

находим сопротивление нагрузки каскада:

RН=Ом

Из выражения для коэффициента коррекции m:

m=

находим индуктивность корректирующего дросселя:

L = mC0 = 0.414∙34002∙5.943∙10-12 = 2.84∙10-5 Гн

Стандартное значение индуктивности: L = 0.27 мкГн. При этом искажения не будут превосходить заданных. При значениях сопротивления нагрузки RН=3.4 кОм и индуктивности дросселя L = 0.27 мкГн каскад будет вносить искажения не больше 1.5 дБ.

Выходное напряжение каскада:

=1.107 В

При расчете амплитуды коллекторного тока можно не учитывать входное сопротивление эмиттерного повторителя, т.к. Rвхэп>>Rн:

=  мА

Определяем постоянный ток транзистора VT3 из условия Iok>(1.2-4). Т.к. 4=1.3мА, то выбираем

 = 1 мА

Базовый ток VT3:

 =  мкА

Выбираем транзисторы VT1 и VT2 из условия fT>(20–50)fВ. Выбираем сборку 2ТС398А-1 c параметрами: fT = 1000 МГц; максимальная мощность рассеиваемая на коллекторе РК=30мВт; максимальный ток коллектора Ikm = 10 мА;  емкость коллектора   СК = 1.5 пФ; постоянная времени цепи обратной связи r’бСК = 50 пс; коэффициент усиления тока h21Э=40…250; максимальное напряжение Uкэ = 10 В.

Вычислим сопротивление базы: r’б =  33.3 Ом

Из-за большого разброса параметра h21Э, определяем среднегеометрическое: h21Э = 100

Находим ток ГСТ. Он равен двойному току коллектора:

I0 = 2∙ = 2 мА

Определяем сопротивление эмиттерного перехода:

rэ = Ом

Рассчитаем крутизну дифференциального каскада.

=

Здесь = 2.5 кОм – выходное сопротивление входного каскада, предварительный расчет показал, что оно примерно 2.5 кОм.

Тогда коэффициент усиления каскада (см. п.2.3. Несимметричный дифференциальный усилитель):

K = 0.5∙S∙RН = 0.5∙0.0195∙3400 = 33.117

Входное сопротивление каскада есть входное сопротивление транзистора VT1 (включен по схеме ОК), нагрузкой которого является транзистор VT2 (включен по схеме ОБ):

Rвх = rб + (rЭ + rЭ)(1 + h21Э) = rб + 2rЭ(1 + h21Э) = 33.3 + 2∙26∙101 = 5285 Ом

Входная емкость складывается из емкости коллектора и диффузионной емкости транзистора VT1:

 Ф

Оценим граничную частоту крутизны рассчитанного каскада. fS определяется граничной частотой VT1, т.к. граничная частота VT2 больше чем у VT1:

 МГц

Как мы видим граничная частота крутизны каскада больше чем верхняя частота: fS>fВ. Т.о. искажения рассчитанного каскада не превосходят заданных.

Схема имеет симметричное питание. Максимальное допустимое напряжение транзисторов VT1 и VT2 10 В. На основе этого выбираем напряжение питания E = 6 В

Выбираем стабилитрон VDКС147А. Задаем его режим: Uст = 4.7 В, Iст = 5 мА.