Данные выражения учитывают только нелинейность эмиттерного перехода и получены на основе разложения в ряд Тейлора функции тока эмиттера I>э=I>э>0exp(U>вх/φ>T).
Фактор связи зависит от способа включения транзистора и вида обратной связи. Для каскада с ОЭ и ПООСТ имеем:
где R>г — сопротивление источника сигнала (или R>вых предыдущего каскада); R>ос — сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ R>ос=0).
Для каскада с ОЭ и ∥ООСН
где R>экв=R>к∥R>н, R>ос — сопротивление ∥ООСН (см. подраздел 3.4).
Для каскада с ОК
где R>экв=R>э∥R>н (см. подраздел 2.8).
Для каскада с ОБ
Коэффициенты гармоник K>г2 и K>г3, независимо от способа включения ПТ, определяются из следующих соотношений:
где A — коэффициент, равный второму члену разложения выражения для нелинейной крутизны в ряд Тейлора, равный [15]
A=I>си/U²>отс,
где I>си и U>отс см. рисунок 2.33.
Фактор связи B зависит от способа включения транзистора и вида ООС. Для каскада с ОИ и ПООСТ имеем:
B = S>0(R>ос + r>и),
где R>ос — сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ R>ос=0).
Для каскада с ОИ и ∥ООСН имеем:
B = S>0R>гR>экв/R>ос,
где R>экв=R>с∥R>н, R>ос — сопротивление ∥ООСН (см. подраздел 3.4).
Для каскада с ОС
B = S>0(R>экв + r>и),
где R>экв=R>с∥R>н (см. подраздел 2.11).
Для каскада с ОЗ
B = S>0((R>г∥R>и) + r>и).
В приведенных выше выражениях r>и — сопротивление тела полупроводника в цепи истока, r>и≈1/S>си, где S>си — см. подраздел 2.10, для маломощных ПТ r>и=(10…200) Ом; R>и — см. рисунок 2.38.
Приведенные соотношения для оценки K>г дают хороший результат в случае малых нелинейностей, в режиме больших нелинейностей следует воспользоваться известными машинными методами [4], или обратиться к графическим методам оценки НИ [6].
8.2. Расчет устойчивости УУ
Оценку устойчивости УУ, представленного эквивалентным четырехполюсником, описываемым Y-параметрами, удобно проводить с помощью определения инвариантного коэффициента устойчивости[2]:
При k>1 усилитель безусловно устойчив, при k<1 — потенциально неустойчив, т.е. существуют такие сочетания полных проводимостей нагрузки и источника сигнала, при которых возможно возникновение генерации.
Устойчивость усилителя с учетом проводимости нагрузки и источника сигнала определяется следующим соотношением:
При k>1 усилитель безусловно устойчив, при k<1 — неустойчив, k=1 соответствует границе устойчивости.
Эквивалентные Y-параметры усилителя определяются, согласно методике подраздела 2.3, в заданных точках диапазона рабочих частот. Использование инвариантного коэффициента устойчивости особенно удобно при машинном анализе УУ. Другие методы оценки устойчивости описаны в [6].
8.3. Расчет шумовых характеристик УУ
Шумы в УУ в основном определяются шумами активных сопротивлений и усилительных элементов, расположенных во входных каскадах. Наибольший вклад в мощность шума, создаваемого усилительным каскадом, вносит усилительный элемент. Наличие собственных источников шумов ограничивает возможность усиления слабых сигналов.
В зависимости от природы возникновения, собственные шумы транзистора подразделяются на тепловые, дробовые, шумы токораспределения, избыточные и т.д.