элементы температурной стабилизации. Существует три вида температурной стабилизации: эмиттерная стабилизация, коллекторная стабилизация и активная коллекторная стабилизация.
4.4.1 Эмиттерная термостабилизация
Одной из распространенных схем с обратной связью, предназначенных для стабилизации режима, является схема с эмиттерной стабилизацией [5], которая изображена на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7 – Схема эмиттерной термостабилизации
Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:
(4.22)
(4.23)
(4.24)
(4.25)
(4.26)
(4.27)
(4.28)
где Iдел. – ток делителя;
PRэ – мощность рассеиваемая на резисторе Rэ .
Выберем напряжение Uэ=3В и по формуле (4.22) определим сопротивление Rэ.
Базовый ток найдем из формулы (4.23).
Ток делителя рассчитываем по формуле (4.24).
Определим напряжение питания по
формуле (4.27).
Значения сопротивлений базового
делителя найдем из формул (4.25,4.26).
Мощность рассеиваемая на
резисторе Rэ
рассчитаем по формуле (4.28).
4.4.2 Коллекторная термостабилизация
Коллекторная стабилизация является простейшей и наиболее экономичной из всех схем термостабилизации. Стабилизация положения точки покоя осуществляется параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора. Полное описание и работу схемы можно найти в книге [5]. Схема коллекторной стабилизации представлена на рисунке 4.8.
Рисунок 4.8 – Схема коллекторной термостабилизации
Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:
(4.29)
(4.30)
(4.31)
Выберем напряжение URк=7.5В и расчитаем значение сопротивления Rк по формуле (4.29).
Базовый ток найдем из формулы
(4.23).
Зная базовый ток расчитаем
сопротивление Rб по формуле (4.30).
Определим рассеиваемую мощность
на резисторе Rк по формуле (4.31).
4.4.3 Активная коллекторная термостабилизация
В данном курсовом проекте использована активная коллекторная термостабилизация, которая является достаточно эффективной в мощных усилительных каскадах. Схема активной коллекторной термостабилизации изображена на рисунке 4.9.
Рисунок 4.9 – Схема активной коллекторной термостабилизации
VT1 – транзистор КТ814: bо= 40, Uкэдоп.=20В, Iк =2.5А;
VT2 – транзистор КТ930Б.
Рассчитаем элементы схемы по следующим формулам:
(4.32)
(4.33)
(4.34)
(4.35)
(4.36)
(4.37)
(4.38)
Выберем напряжение UR4=1В и
рассчитаем значение резистора R4 по
формуле (4.32).
Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33).
Напряжение в рабочей точке для
транзистора VT1 найдем по формуле (4.34).
Значение сопротивления R2 расчитаем по формуле (4.35).
Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке
транзистора VT1.
Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы:
Ток делителя найдем по формуле (4.38).
Значение сопротивления R3 расчитаем по формуле (4.36).
Напряжение питания будет равно:
Значение сопротивления R1 расчитаем по формуле (4.37).
4.5 Расчет корректирующих цепей
4.5.1 Выходная корректирующая цепь
Для передачи без потерь сигнала
от одного каскада многокаскадного усилителя к другому используется
последовательное соединение корректирующих цепей (КЦ) и усилительных элементов [6]. На
рисунке 4.10 изображен пример построения такой схемы усилителя по переменному
току.
Рисунок 4.10 Схема усилителя с корректирующими цепями
Расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 4.11. Для получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Это можно реализовать, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 4.11.
Рисунок 4.11 – Схема выходной корректирующей цепи
Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [6]. Зная Свых и fв можно рассчитать элементы L1 и C1 .
Рассчитаем нормированное значение Свыхн по следующей формуле:
(4.39)
Исходя из таблицы, которая представлена в методическом пособии [6]. По значению нормированной выходной емкости находим нормированные значения L1 и C1, а так же коэффициент n. Получим следующие значения:
Разнормируем полученные значения. В результате получим:
(4.40)
(4.41)
(4.42)
4.5.2 Межкаскадная корректирующая цепь
Как упоминалось ранее, для передачи сигнала от одного каскада многокаскадного усилителя к другому, от источника сигнала на вход первого усилительного элемента и от выходной цепи последнего усилительного элемента в нагрузку применяют различные схемы, называемые межкаскадными корректирующими цепями (МКЦ). Эти схемы одновременно служат и для подачи питающих напряжений на электроды усилительных элементов, а также придания усилителю определенных свойств.
Существуем множество различных схем МКЦ, но в данном курсовом проекте используется межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка, которая изображена на рисунке 4.12.
Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка обеспечивает достаточно хорошее согласование между усилительными элементами и способствует максимальной отдачи выходной мощности усилительного элемента в нагрузку.
Рисунок 4.12 – Каскад с межкаскадной корректирующей цепью
третьего порядка
В качестве усилительного элемента VT2 используется транзистор КТ930А.
Расчет межкаскадной корректирующей цепи третьего порядка производится по следующей методике.
В начале расчета определяют неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приходящейся на каждый каскад. Затем из таблицы, которая находится в методическом пособии [6] по неравномерности АЧХ определяют коэффициенты а1 , а2,, а3. После находят нормированные значения Свых.н , Lвх.н и Rвх.н по следующим формулам:
(4.43)
(4.44)
(4.45)
Для нахождения нормированных значений С1 , С2 , L1 рассчитывают следующие коэффициенты:
(4.46)
(4.47)
(4.48)
(4.49)
(4.50)
(4.51)
(4.52)
Нормированные значения С1 , С2 , L1 рассчитывают по формулам:
(4.53)
(4.54)
(4.55)
Коэффициент усиления определяют по следующей формуле:
(4.56)
Значения элементов С1 , С2 , L1 , R1 рассчитывают по формулам:
(4.57)
(4.58)
(4.59)
(4.60)
Рассчитаем межкаскадную корректирующую цепь между выходным и предоконечным каскадом. Для этого представим схему приведенную на рисунке 4.12 в виде эквивалентной схемы изображенной на рисунке 4.13.
Рассчитаем элементы МКЦ.
Значения выходных параметров транзистора КТ930А возьмем из пункта 5.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора.
КТ930А: Cвых.= 78.42 пФ;. Rвых.= 8.33 Ом.
Рисунок 4.13 – Эквивалентная схема каскада
Значения входных параметров транзистора КТ930Б возьмем из пункта 4.3.2.
КТ930Б:
Неравномерность АЧХ приходящейся на каждый каскад
составляет 0.7дБ. Из таблицы находящейся в методическом пособии [6] коэффициенты а1
, а2,, а3 будут равны:
