;
;
;
;
;
;
RВЫХ1 – сопротивление сток-исток транзистора T1; СВХ2 – входная емкость транзистора T2; , , , , – нормированные относительно и значения элементов L1, R2, C3, C4, L5, соответствующие преобразованной схеме КЦ, в которой значение CВЫХ1 равно нулю, а значение СВХ2 равно бесконечности; СВЫХ1 – выходная емкость транзистора T1; ; – нормированная частота; – текущая круговая частота; – высшая круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя.
В таблице 9.1 приведены нормированные значения элементов L1, R2, C3, C4, L5, вычисленные для случая реализации усилительного каскада с различным наклоном АЧХ, лежащим в пределах дБ, при допустимом значении равном дБ и дБ, и при условии равенства нулю значения СВЫХ1 и бесконечности - значения СВХ2.
Таблица 9.1 получена с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, предполагающей составление и решение систем компонентных уравнений [13], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [14].
Таблица 9.1
|
Наклон АЧХ, дБ |
= дБ |
= дБ |
||||||||
|
-6 |
2,40 |
1,58 |
5,85 |
2,34 |
0,451 |
2,43 |
1,21 |
6,75 |
2,81 |
0,427 |
|
-5 |
2,47 |
1,63 |
5,53 |
2,39 |
0,426 |
2,43 |
1,22 |
6,49 |
2,90 |
0,401 |
|
-4 |
2,49 |
1,65 |
5,23 |
2,48 |
0,399 |
2,41 |
1,20 |
6,24 |
3,03 |
0,374 |
|
-3 |
2,48 |
1,64 |
4,97 |
2,60 |
0,374 |
2,36 |
1,18 |
6,02 |
3,20 |
0,348 |
|
-2 |
2,42 |
1,59 |
4,75 |
2,74 |
0,351 |
2,32 |
1,16 |
5,77 |
3,36 |
0,327 |
|
-1 |
2,29 |
1,51 |
4,59 |
2,93 |
0,327 |
2,30 |
1,15 |
5,47 |
3,50 |
0,309 |
|
0 |
2,09 |
1,38 |
4,49 |
3,18 |
0,303 |
2,22 |
1,11 |
5,23 |
3,69 |
0,291 |
|
+1 |
1,84 |
1,21 |
4,49 |
3,52 |
0,277 |
2,08 |
1,04 |
5,08 |
3,93 |
0,273 |
|
+2 |
1,60 |
1,05 |
4,52 |
3,91 |
0,252 |
1,88 |
0,94 |
5,02 |
4,26 |
0,253 |
|
+3 |
1,33 |
0,876 |
4,69 |
4,47 |
0,225 |
1,68 |
0,842 |
4,99 |
4,62 |
0,234 |
|
+4 |
2,69 |
1,35 |
3,34 |
3,29 |
0,281 |
1,51 |
0,757 |
4,97 |
5,02 |
0,217 |
|
+5 |
2,23 |
1,11 |
3,43 |
3,67 |
0,257 |
1,32 |
0,662 |
5,05 |
5,54 |
0,198 |
|
+6 |
1,76 |
0,879 |
3,65 |
4,27 |
0,228 |
1,10 |
0,552 |
5,29 |
6,31 |
0,176 |
Для расчета нормированных значений элементов L1, R2, C3, C4, L5, обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных нормированных значений СВЫХ1 и СВХ2, следует воспользоваться формулами пересчета [14]:
(9.3)
где СВЫХ1Н, СВХ2Н – нормированные относительно RВЫХ1 и значния СВЫХ1 и СВХ2.
При известных значениях , RВЫХ1, СВЫХ1, СВХ2, расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов. Вычисление нормированных значений СВЫХ1 и СВХ2 по формуле: СН=. Определение табличных значений элементов , , , , по заданному наклону и требуемой неравномерности АЧХ. Расчет L1, R2, C3, C4, L5 по формулам пересчета (9.3) и их денормирование.
При использовании рассматриваемой КЦ в качестве входной СВЫХ1 принимается равной нулю, RВЫХ1 принимается равным RГ, а коэффициент передачи входной цепи на средних частотах рассчитывается по формуле:
. (9.4)
В случае необходимости построения нормированной частотной характеристики проектируемого усилительного каскада значения , , , , следует подставить в (9.1) и найти модуль KU. Реальная частотная характеристика может быть рассчитана после денормирования коэффициентов , , , , по формулам: ; ; ; ; .
Пример 9.1. Рассчитать межкаскадную КЦ усилителя, приведенного на рисунке 9.1, его K0 и СВХ при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: fB=100 МГц; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1; допустимая неравномерность АЧХ - дБ; наклон АЧХ - 0 дБ.
Решение. Из таблицы 9.1 для неравномерности АЧХ + 0,5 дБ и наклона АЧХ, равного 0 дБ, имеем: =2,22; =1,11; =5,23; =3,69; =0,291. Нормированные значения СВЫХ1 и СВХ2 равны: СВЫХ1Н= ==1,6; СВХ2Н==4,24. Подставляя найденные величины в (9.3), получим: L1H=2,22; R2Н=1,11; С3Н=14,6; С4Н=0,587; L5Н=0,786. Денормируя полученные значения, определим: L1==530 нГн; R2==167 Ом; С3==154 пФ; С4=6,2 пФ; L5=187 нГн. Теперь по (9.2) рассчитаем: K0=11,86. Из (3.8) найдем: СВХ=84,3 пФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Перельман Б.Л. Новые транзисторы: Справочник. – М.: Солон, 1996.
2. Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. – М.: КУБК-а, 1997.
3. Полевые транзисторы: Справочник. – Faber. STM. Publications, 1997.
4. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. – М.: Радио и связь, 1987.
5. Никифоров В.В., Кулиш Т.Т., Шевнин И.В. К проектированию широкополосных усилителей мощности КВ- УКВ- диапазона на мощных МДП-транзисторах // В сб.: Полупроводниковые приборы в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. -1993.- Вып. 23.
6. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977.
7. Никифоров В.В., Максимчук А.А. Определение элементов эквивалентной схемы мощных МДП-транзисторов // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь.- 1985.- Вып. 25.
8. Никифоров В.В., Терентьев С.Ю. Синтез цепей коррекции широкополосных усилителей мощности с применением методов нелинейного программирования // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. - 1986. - Вып. 26.
9. Широкополосные радиопередающие устройства / Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. / Под ред. О.В. Алексеева. – М.: Связь, 1978.
10. Титов А.А., Ильюшенко В.Н., Авдоченко Б.И., Обихвостов В.Д. Широкополосный усилитель мощности для работы на несогласованную нагрузку // ПТЭ. - 1996. - №2. - С.68-69.
11. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. – М.: Сов. радио, 1980.
12. Бабак Л.И., Дьячко А.Н., Дергунов С.А. Расчет цепей коррекции мощных сверхширокополосных транзисторных СВЧ-усилителей // Полупроводниковая электроника в технике связи /Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Радио и связь. - 1988. - Вып. 27.
13. Бабак Л.И., Шевцов А.Н., Юсупов Р.Р. Пакет программ автоматизированного расчета транзисторных широкополосных и импульсных УВЧ- и СВЧ-усилителей // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. - 1993. - №3. - С.60-63.
14. Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности // Радиотехника. - 1989. - №2. - С.88-90.
15. Жаворонков В.И., Изгагин Л.Н., Шварц Н.З. Транзисторный усилитель СВЧ с полосой пропускания МГц // Приборы и техника эксперимента. – 1972. - №3. - С.134-135.
