Каскады предварительного усиления

 

Каскады предварительного усиления обеспечивают основное усиление многокаскадного усилителя при заданных частотных искажениях.

 

Каскады предварительного усиления устанавливаются между входным и оконечным каскадами. Как правило, каскады предварительного усиления представляют собой однотипные схемы, которые работают в режиме класса А.

Мощности и амплитуды сигналов в каскадах предварительного усиления малы,

 

поэтому при их анализе корректно использовать линейные модели эквивалентных 4-хполюсников и системы уравнений Y -параметров.

 

Предварительный усилитель, как правило, многокаскадный, то есть состоит из N каскадов. Соответственно, коэффициент усиления K _{0 i} и

 

частотные искажения M _{н0 i} и M _{в0 i} типового каскада такого усилителя определяются исходя из количества каскадов в таком усилителе по заданным для всего усилителя параметрам (K ₀, M _н0 и M _{в 0}):

 

K 0 i	N K 0,	(6.1)
M в 0 i	N		M в0	,	(6.2)
M н 0 i	N	M н0	.	(6.3)

 

Из приведённых соотношений следует, что при увеличении числа каскадов требования к частотным искажениям отдельного каскада M _{н0 i} и M _{в0 i}

 

возрастают, а требования к коэффициенту усиления отдельного каскада K _{0 i}

 

снижаются. При увеличении числа каскадов общий КПД схемы всегда снижается, поэтому разработчик обязан минимизировать количество каскадов.

 

Проведём анализ каскада предварительного усиления на примере каскада,

 

собранного по схеме ОИ (рис.6.1).

E П

R С i

R С i+1

C р

C р

C р

VTi

VTi+1

R З i

R И i

C И i

З i+1

R

C И i+1

R И i+1

Анализируемый каскад

Рис.6.1. Каскад предварительного усиления по схеме ОИ: анализируемая часть схемы

 

включает выходную цепь i-го каскада и входную цепь i+ 1-го каскада, которая является

 

нагрузкой i -го каскада

 

При анализе схемы сделаем следующие допущения:

 

на переменном токе шина питания и земля короткозамкнуты; в полосе рабочих частот ёмкость истока идеально шунтирует сопротивление

 

истока				0, поэтому цепью истока пренебрегают при
	C И

анализе диапазона рабочих частот, то есть считают, что исток по переменному току подключается к общей точке.

 

С учётом указанных допущений эквивалентная схема каскада предварительного усиления представлена на рис.6.2.

 

C				C р
S U Вх	C Вых i		C М i		C Вх i +1
Yi=Y 22 i	Y С i	Y З i +1
И

 

Рис.6.2. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления
по схеме ОИ: Yi – выходная проводимость транзистора VT i, C Вых i – выходная ёмкость
транзистора VT i (десятки пФ), Y С i 1 R С i – проводимость цепи стока VT i,
C М i –паразитная монтажная ёмкость транзистораVT i (4-6пФ), C р–разделительная
ёмкость (доли и единицы мкФ), обеспечивающая разделение каскадов по постоянному току,
Y З i 11 R З i 1–проводимость цепи затвораVT i +1, C Вх i 1–входная ёмкость транзистора
VTi+1 (десятки пФ) (Y З i 1 || C Вх i 1 представляют собой нагрузку i-го каскада).
Емкость конденсатора C р max C Вых, C Вх, C М, поэтому емкости C Вых, C Вх
и C М можно считать включенными	параллельно и в эквивалентной схеме
заменить ёмкостью C 0 C Вых C Вх C М (рис. 8.3).
C		C р
S U Вх	C 0
22 i	Y З i +1
Yi=Y	Y С i
И
Рис.6.3. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления

по схеме ОИ, где C ₀ C _Вых C _Вх C _М

 

Сопротивление ёмкостей на различных частотах оказывает различное влияние на работу схемы. Рассмотрим поведение усилительного каскада в различных областях частот: низких частот (НЧ), средних частот (СЧ), высоких частот (ВЧ).