Каскады предварительного усиления. Расчет каскада с общим эмиттером. Принципиальные схемы каскадов, страница 4

5.3.  Особенности расчета каскада  с общим истоком

Так как полевые транзисторы обладают меньшими значениями крутизны, то их применение  целесообразно в тех случаях, когда усилитель работает от высокоомных источников сигналов и  имеются повышенные требования к уровню собственных шумов, поэтому основным местом применения их являются входные каскады. Однако, при использовании полевых транзисторов в широкополосных усилителях, нужно иметь в виду, что его входное сопротивление уменьшается из-за влияния входной емкости (2.13). 

Расчет каскада с общим истоком (Рис.5.1,б) также начинается с выбора транзистора, который должен иметь нужные значения крутизны и предельной частоты усиления. Чтобы получить необходимое усиление в заданном частотном диапазоне при установленном для рассчитываемого каскада коэффициенте частотных искажений М_в, транзистор должен иметь минимальную крутизну, равную

2pF K

                                                         S =          ^{в o} ⋅Со ,                                                 (5.22)

M 2в −1

и его предельная частота усиления должна превышать высшую частоту усиления (F_t > F_в).

Напряжение питания выбирается из условия обеспечения требуемой амплитуды выходного напряжения

K I

                                          E_o +=^o_S ^сн U_отс,                                               (5.23)

н

но не должно превышать допустимого напряжения затвор-сток (U_зс).  В общем случае сопротивление резистора в цепи стока R_c может быть определено по условию обеспечения коэффициента усиления на средних частотах по аналогии с определением сопротивления в цепи коллектора по  соотношению 5.7. Оптимальным считается значение этого сопротивления, равное

E −U

                                        R_c =     ^o _2I ^отс .                                                  (5.24)

со

Напряжение сток-исток в рабочей точке выбирается из условия получения минимальных нелинейных искажений, вызываемых нелинейностью проходной характеристики

                                                   3U_отс + U_mвых  < U_со < 0.5Е_о.                               (5.25)

Элементы автоматического смещения, сопротивление в цепи затвора определяются с учетом  принимаемого режима работы и необходимой температурной стабильности (см. 6.1, 6.2).

Ток в рабочей точке может быть рассчитан по формуле

                                                                      E − 2U        −U

Ico = o Rотс+ R mвых .    (5.26) c      и

Расчет емкостей разделительных конденсаторов производится по соотношениям 3.3 и 3.4, а емкость конденсатора в цепи истока рассчитывается по формуле 6.5.

Последними определяются входные параметры каскада (входное напряжение, входное сопротивление и входная емкость).

5.4. Применение операционных усилителей

В каскадах предварительного усиления в целях сокращения их числа возможно применение интегральных микросхем, наиболее универсальными из которых являются операционные усилители. Практическое использование операционных усилителей обусловлено большим значением собственного коэффициента усиления (до нескольких сотен тысяч), высоким входным и малым выходным сопротивлениями.

5.4.1. Параметры операционного усилителя

Операционный усилитель относится к усилителям постоянного тока с большим собственным коэффициентом усиления, имеющим дифференциальный вход и несимметричный выход. Один из его входов является инвертирующим, поскольку при подаче на него входного сигнала выходной совпадает с входным по фазе, а второй – неинвертирующим (выходной сигнал имеет противоположную фазу входному).