13.7. Расчет усилителя в области низких частот

Целью расчета является определение величин элементов схемы, наличие которых приводит к появлению частотных искажений усиливаемого сигнала в низкочастотной области (НЧ-областъ).

Такими элементами являются:

1. Входной разделительный конденсатор СР.ВХ в цепи «источник сигнала – входная цепь ВхК».

2. Конденсаторы междукаскадной связи СРi в цепях «выход i-го каскада – вход    (i + 1)-го каскада».

3. Конденсаторы CЭi в цепях эмиттеров и СИi в цепях истоков транзисторов каскадов по схемам с ОЭ и ОИ.

4. Конденсаторы СФi фильтров в цепях питания КПУ.

5. Трансформатор междукаскадной связи и выходной трансформатор каскада УМ. Для трансформаторов рассчитывается допустимая индуктивность первичной обмотки L1i.

Кроме перечисленных характерных элементов, в схеме могут быть элементы, наличие которых определяется особенностями схемотехники отдельных каскадов, например, конденсаторы C1 и С2  в схеме ДУМ (см. рис. 13.9).

Расчет усилителя в НЧ-области производится после составления принципиальной схемы, когда известно общее количество перечисленных элементов. Их комплексное действие приводит к уменьшению модуля сквозного коэффициента усиления усилителя по напряжению в НЧ-области  по сравнению с величиной Ке на средних частотах, и появлению частотных искажений сигнала.

Коэффициент частотных искажений, вносимых усилителем на нижней рабочей частоте fН, определяется по формуле

где МНi – коэффициент частотных искажений, вносимых i-м элементом схемы; n – число элементов схемы, вносящих частотные искажения в НЧ-области.

Так как нижней рабочей частотой fH принято считать частоту усиливаемого сигнала, на которой уменьшается относительно Ке в  раз (что соответствует спаду амплитудно-частотной характеристики на 3 дБ), должно выполняться условие:

                                                            

Расчет производится в следующей последовательности.

1. Задается допустимый коэффициент частотных искажений, выделяемый на каждый фильтр в цепях питания КПУ, МН.Фi =  1,02 ¸ 1,03. Этот параметр используется при расчете емкости конденсатора СФi (см. главу 13.8). Определяется общий коэффициент частотных искажений, отводимый на все фильтрующие цепи по формуле

где m – число фильтров.

            2. Определяется общий коэффициент частотных искажений, отводимый на остальные элементы схемы:

3. Коэффициент частотных искажений  распределяется равномерно между всеми искомыми элементами схемы, определяется коэффициент частотных искажений МНi, выделяемый на каждый элемент по формуле

4.  Определяются величины элементов схемы:

- емкость входного разделительного конденсатора

где RBX  – входное сопротивление ВхК на средних частотах;

- емкость конденсатора междукаскадной связи

где RВЫХi – выходное сопротивление i-го каскада на средних частотах; RBX(I+1)  – входное сопротивление (i + 1)-го каскада на средних частотах;

- емкость конденсатора СЭi в цепи эмиттера транзистора i-го каскада по схеме с ОЭ

где    RВЫХ(i-1) – выходное сопротивление предыдущего (i – 1)-го каскада на средних частотах;

- емкость конденсатора СИ1 в цепи истока транзистора i-го каскада по схеме с ОИ

-