Усилитель широкополосный

5) Базовый ток транзистора:

Iб= (4.22)

6) Ток делителя:

Iд =5×Iб = 1мА, (4.23)

где Iд - ток протекающий через сопротивления Rб1 и Rб2.

Сопротивления делителей базовой цепи:

7) Rб1 = (4.24)

8) Rб2 = (4.25)

4.5 Переход к однонаправленной модели транзистора

Т.к рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3- Однонаправленная модель транзистора

1) , (4.26)

где - статический коэффициент передачи по току транзистора.

2) (4.27)

3) Постоянная времени транзистора:

(4.28)

4) Входная ёмкость:

(4.29)

5) Входное сопротивление каскада:

(4.30)

6) (4.31)

(4.32)

7) Коэффициент усиления транзистора по напряжению в ОСЧ:

(4.33)

8) Выходная ёмкость:

(4.34)

9) Постоянная времени в ОВЧ:

(4.35)

Рисунок 4.4- Принципиальная схема некорректированного каскада и эквивалентная схема по переменному току

Для расчета искажений в ОВЧ распределим искажения на входной каскад 0,5дБ;

При заданном уровне частотных искажений =0,5дБ, верхняя граничная частота полосы пропускания каскада равна:

==1,39МГц, (4.36)

где Y=0,944 уровень искажений данного каскада.

Т.к. полученная верхняя частота получилась намного ниже требуемой (40МГц), следовательно, необходима ВЧ коррекция с большой глубиной. Выберем ВЧ эмиттерную коррекцию.

4.6 Расчет промежуточного каскада с эмиттерной коррекцией

Принципиальная схема каскада с эмиттерной коррекцией приведена на рис. 4.5,а, эквивалентная схема по переменному току на рисунке 4.5,б, где - элементы коррекции. При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер, с ростом частоты усиливаемого сигнала.

а) б)

Рисунок 4.5 Схемы корректированного каскада

Коэффициент передачи каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции и соответствующими оптимальной по Брауде форме АЧХ, описывается выражением:

1) Возьмем F=13, тогда

(4.37)

2) Т.к. , то (4.38)

3) n = K0*R1*Cвх/τв=19,394∙30Ом∙819,17пФ/40,92нс=11,64735 (4.39)

(4.40)

(4.41)

6) (4.42)

, (4.43)

где . (4.44)

Т.к. верхняя частота корректированного каскада получилась больше требуемой, то искажения, вносимые каскадом будут не более 0,5дБ.

Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью:

8) = (4.45)

9) (4.46)

10) (4.47)

5 Искажения, вносимые входной цепью

Принципиальная схема входной цепи каскада приведена на рис. 5.1,а, эквивалентная схема по переменному току на рис. 5.1,б.

а) б)

Рисунок 5.1 Входная цепь каскада

1) Из (4.45),

где – входная емкость каскада.

2) Из (4.47),

где – входное сопротивление каскада.

3) (5.1)

4) (5.2)

5) (5.3)

7) Искажения вносимые входной цепью по уровню 0,5 дБ равны:

==437,32МГц, (5.4)

где Y=0,944.

6 Расчет результирующей характеристики

Построение результирующей характеристики в нашем случае заключается в построении АЧХ, которая сроится на основании полученного сквозного коэффициента усиления и искажений на нижних и верхних частотах, указанных в техническом задании.

Итоговая амплитудно-частотная характеристика усилительного устройства находится как произведение коэффициентов передачи всех каскадов усилителя: Ko = K1∙K2, где K1,.K2 – коэффициенты усиления соответсвенно первого и второго каскадов.

АЧХ усилителя приведем в нормированном виде для удобства сравнения ее с различными АЧХ других усилителей.

Результирующая характеристика представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 АЧХ усилителя

Yн = 0,707945784;

Yв = 0,794328234;

fн = 4МГц;

fв = 40МГц;

Ko = 80,12(раз).

Значению “1” соответствует значение коэффициента усиления указанного в задании - S21 = 20дБ.

7 Заключение

В ходе курсового проектирования был разработан широкополосный усилитель с характеристиками близкими к указанным в техническом задании.

Выходной каскад обеспечивает требуемое выходное напряжение

Промежуточный каскад дает необходимое усиление и искажения в пределах допустимого.

В общем можно сказать, что спроектированный мною усилитель, удовлетворяет всем требованиям указанных преподавателем в задании. Что говорит о правильности проделанной работы.

По окончании курсового проекта можно сказать о том, что проделанная работа была перевыполнена за счет того что требуемое усиление по заданию составляет 20дБ или 10(раз), а в результате работы было получено усилении 80,12(раз), из которых только 53,7 приходится на оконечный каскад.

Который также удовлетворяет искажениям(2дБ), указанных в техническом задании при этом не требуя дополнительной коррекции.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод о том, что дополнительный расчет промежуточного каскада был сделан для более подробного изучения поставленной передо мной задачей

Список использованных источников

1) Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств - Томск: ТУСУР, 2000. - 29с.

2) Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. Учебное пособие для вузов - М.: Связь, 1977. - 360с.

3) Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник / А.А. Зайцев, А.И. Миркин; Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989. - 640с.

4) Титов А.А. Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах: Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов радиотехнических специальностей. - Томск: Томск. ТУСУР, 2002. - 47с.

5) Цыкин Г.С. Усилительные устройства. - М.: Связь, 1971. - 367с.

6) Широкополосные радиопередающие устройства /Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь. 1978. - 450с.

РТФ КП 468731.001 П3