Расчет корректирующей емкости.

Для обеспечения запаса по фазе и по усилению в рассчитываемой схеме ОУ вводим цепь ООС с коэффициентом усиления

Для реактивных слагаемых проводимостей в рассматриваемой схеме также нужно записывать уравнения суммы токов в узлах. Для принятого выше разбиения схемы можно представить упрощенную схему с емкостными контурами. Введем корректирующую емкость С_кор, охватывающую второй каскад.

С_кор

U_вых

2g_fU_i C_н1 U₀₁ g_f7U₀₁ C_н R_н

Для емкости С_н1 получили выше выражение

С_н1 = С₀₂ + С₀₄ + С_вх.

Емкость узла между вторым и третьим каскадом формируется емкостями коллекторов транзисторов Т7 и Т14 и баз Т8 и Т10:

С_н2 = С_К7 + С_К14 + С_{Б8 +} С_Б10.

Сумма токов для узла U₀₁:

U_вых = -A_U2 U_вх2  U_вх2 = -U_вых/A_U2 U₀₁ = U_вх2.

Для частоты единичного усиления _Т, коэффициент усиления А_U =1, (экстраполяция):

Аналогично можно записать и для _Т/j.

Пока коэффициент усиления по напряжению А_U2 > 1, частотная характеристика второго каскада не влияет на ЧХ усилителя. При А_U2  1 – необходимо учитывать вклад этого каскада в ЧХ. По нашим расчетам коэффициент усиления второго каскада гораздо больше 1 (> 1000), поэтому частотный диапазон, в котором

гораздо больше первой точки излома второго каскада. В этом диапазоне частот

Если _2 – единичная частота усиления второго каскада, когда

, то получим

Введем обозначение

. (*)

Для обеспечения запаса по фазе  45⁰ нужно иметь A_0U  1 при  = _135 .

Анализ выражения (*) дает следующие соотношения:

при  = _2^’ A_0U = -135⁰ ,  _2^’ = ₁₃₅,

.

Таким образом, для A_0U при _ =135⁰ должно быть:

Ранее было получено выражение для _Т = 2g_f/C_kop, g_fДУ = I₀/4_T, тогда

Воспользуемся полученным выше соотношением между ω_T и ω_2:

Емкости узлов обсуждались ранее:

С_н2 = С_К7С_К14С_Б8С_Б10,

Емкость С_кор подсоединена к узлу U₀₂, т.е. является частью С_н2, поэтому можно записать:

С_н2 = С_н2^’ + С_кор.

Теперь

С_кор  (С_н2^’ + С_кор)(1 + С_н1/С_кор)/2 = (С_н2^{’ +} C_н1 + С_н2^’С_н1/С_кор – С_н1С_н2^’)/2.

Умножим на 2С_кор:

С_кор²(2 – 1) – (С_н1 –С_н2^’)С_кор – С_н1С_н2^’ = 0,

.

Для трехкаскадной схемы

С_кор = g_вх/_TOC .

Запишем выражения для паразитных емкостей транзистора из модели транзистора для рассматриваемых узлов:

С_н1 = С_КБ2 + С_КП2 + С_КБ4 + С_КБ6 + С_БЭ6,

С_н2^’ = С_КБ7 + С_КБ14 +С_КП7 + С_КП14 + С_КБ8 + С_КП8 + С_КБ10.

Емкости С_БЭТ8 и С_БЭТ10 не учитываются, так как A_U3 = 1.

Порядки величин емкостей транзисторов: С_КБ = 1 – 1,5 пФ, С_КП = 1 – 1,5 пФ, С_БЭ = 10-15 пФ, отсюда

С_кор  52 – 80 пФ, g_f = 25 мкА/4_T = 25 мкСм,

Новая частота _ТОС = I₀/(_TC_KOP), .

Коэффициент усиления в схеме с цепью ОС с корректирующей емкостью

Главный вклад паразитных емкостей в частотные характеристики прежде всего сказывается на снижении коэффициента усиления малого сигнала на высоких частотах.

Вклад входной емкости С_БЭ связан с тем, что на ее перезаряд тратится часть входного тока, который потом не усиливается последующими каскадами. Емкость С_БЭ очень сильно зависит от тока (диффузионная составляющая), поэтому ее даже не указывают в паспортных данных на схему ОУ, а указывается только граничная частота.

В заключение определим коэффициент усиления синфазного сигнала и КООС для первого каскада ОУ.

Расчет коэффициента ослабления синфазного сигнала КООС.

Для схемы дифференциального усилителя схемы 1 (по раздаточному материалу).

I₁  I₃, I₃  I₄ , тогда ток узла 01

I ₀₁ = I₄ - I₂  I₁ – I₂ Т3 Т4 Т7

g _f1синф = g₀I₁/I₀ I₀₁

g _f2синф = g₀I₂/I₀ Т5 Т6

g ₀ = g₁₃

I₀₁ = I₁ – I₂ = (g_f1cинф-g_f2cинф)U_{вх.синф}= U₀₁ -U

= g₀₁₃U_вхсинф(I₁-I₂)/I₀ .

T1 T2

I₀

Т13

Величина напряжения в узле U₀₁ теперь

U_01синф=I₀₁/g_01 = [(I₁-I₂)/I₀](g₀₁₃/g_01)U_{вх.синф} .

При помощи полученных выражений запишем уравнение для коэффициента

усиления синфазного сигнала в узле 01 рассматриваемой схемы

и КООС: