Емкостей и амплитудно-частотной характеристики каскада
Исходными данными для расчёта ёмкости эмиттерного автосмещения являются нижняя граничная частота полосы усиления 
, определённая в задании на расчёт, сопротивления источника сигнала и внешней нагрузки, также определённые в задании, и найденные входе ранее выполненных расчётов параметры схемы усилительного каскада.
Влияние цепи автосмещения на усиление каскада будет пренебрежимо малым, если падение переменного напряжения с частотой на цепи эмиттерного автосмещения будет пренебрежимо малым по сравнению с переменным напряжением на входе транзистора.
Если задать отношение амплитуд напряжения база-эмиттер 
и падения напряжения на цепи автосмещения 
(74)
и выразить падение напряжения на цепи автосмещения через амплитуду переменной составляющей тока эмиттера с частотой , то для ёмкости эмиттерного автосмещения получим выражение
. (75)
Если положить 
, то формула для расчета примет вид
.
При расчёте входной разделительной ёмкости 
воспользуемся
эквивалентной схемой цепи передачи напряжения сигнала на низких частотах на вход каскада. Она показана на рис.10. На этой схеме
(76)
- входное сопротивление каскада на низких частотах, выраженное через ранее найденные величины.
Рис.10. Эквивалентная схема цепи передачи напряжения сигнала на низких частотах на вход каскада
Коэффициент передачи напряжения 
на вход каскада в области низких и средних частот
(77)
записывается в виде
. (78)
На средних частотах 
и
. (79)
На низких и средних частотах 
можно записать в виде
, (80)
где 
(81)
− частота, на которой модуль коэффициента передачи ниже его значения на средних частотах (79) в 
раз, т.е.
(82)
Если допустить на частоте такой спад модуля коэффициента усиления, то тогда можно положить
(83)
и из (81), (83) получится формула для расчёта разделительной ёмкости
. (84)
Если уменьшить допустимый спад модуля на частоте ; задав его равным D , т.е. положив, что
, (85)
то выражение для 
через 
принимает вид
. (86)
Например, при
, (87)
. (88)
Если условие (82) заменить условием (87), то требуемая величина должна быть увеличена на множитель 0,64−1= 1,56, т.е.
.
Такое значение нужно выбирать, если требуется учесть влияние разделительной емкости 
на АЧХ каскада и допустить, что вызванные обеими емкостями спады АЧХ на заданной для всего каскада нижней граничной частоте одинаковы.
Расчет выполняется по аналогии с расчётом .
6.6. Анализ влияния разброса транзисторов по параметру β на
Работу каскада
Анализ влияния изменения b на работу каскада весьма важен для оценки серийнопригодности разработанного усилителя, поскольку этот параметр серийных транзисторов от экземпляра к экземпляру может изменяться в 3 ÷ 5 раз.
Существуют два основных механизма влияния изменений параметра b на работу усилительного каскада. Первый механизм связан с влиянием изменения b на положение рабочей точки в плоскости статических характеристик транзистора. Второй связан с изменениями численных значений малосигнальных параметров транзистора, происходящих даже при сохранении положения рабочей точки. В реальных условиях оба механизма действуют одновременно.
Анализ первого механизма проводится с использованием эквивалентной схемы каскада по постоянным токам и напряжениям, показанной на рис.11.
Рис.11. Эквивалентная схема усилительного каскада рис.6 по постоянным токам и напряжениям
Чтобы проанализировать влияние разброса по β на положение рабочей точки в плоскости статических характеристик, запишем уравнение входной цепи схемы рис. 11.
. (89)
Предполагая, что рабочая точка БТ при всех изменениях β остаётся в активной области, запишем
(90)
и из уравнения (89) получим:
. (91)
Параметр β входит в правую часть этого уравнения, которая определяет положение прямой смещения в плоскости проходных характеристик БТ. Величина тока коллектора в рабочей точке определяется как ордината точки пересечения прямой смещения с проходной характеристикой БТ. Графические решения уравнения (91) при нескольких значениях β показаны на рис.12.
Рис.12. Графические решения уравнения (91) при трёх значениях
параметра β
Из рисунка 12 видно, что при уменьшении b (случай b= bmin) прямая смещения идет ниже и ток 
уменьшается. При 
ток возрастает. При этом увеличивается падение напряжения на сопротивлениях 
и уменьшается 
. (92)
Возникает опасность захода БТ в схеме, рассчитанной на среднее значение β, в область насыщения. В этом случае коэффициент усиления усилителя резко упадёт и такой режим недопустим.
Чтобы проверить не возникает ли такая ситуация в рассчитанном усилительном каскаде, нужно по выходным характеристикам БТ найти кривую минимальных значений напряжения между коллектором и эмиттером 
, при которых БТ ещё работает в активной области,
(граничную линию), решив уравнение (91) найти 
и проверить выполнение неравенства
. (93)
Если оно выполнено, то изменения коэффициента усиления можно рассчитывать по формулам для транзистора, работающего в активной области, использованным во всех предыдущих расчётах.
7. Требования к оформлению результатов типового расчёта
Результаты типового расчёта должны быть оформлены в виде пояснительной записки, содержащей:
- титульный лист,
- задание на расчёт,
- основные разделы расчёта, содержащие расчётные формулы, результаты
подстановки численных значений, результаты каждого этапа расчётов с
указанием размерностей найденных величин,
- итоговые результаты по каждому разделу расчёта,
- схемы (основные и вспомогательные),
- графики, требуемые в соответствии с заданием,
- комментарии, поясняющие полученные результаты,
- итоговая принципиальная схема, оформленная в соответствии с ЕСКД,
- выводы по результатам расчёта.
Литература
1. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Томашевская М.В. Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на полупроводниковых диодах. - М.: Изд. МЭИ, 2002. – 88 с.
2. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Васильев М.В. Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на биполярных транзисторах. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 180 с.
3. Хрулев А.К., Черепанов В.П. Диоды и их зарубежные аналоги. Справочник в 3 т., Т.1. - М.: ИП РадиоСофт, 2001.
4. Петухов В.М. Транзисторы и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 5. – М.: ИП РадиоСофт, 2002