Рисунок 1.13Схема выходной корректирующей цепи
От выходного каскада усилителя требуется получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот [12]. Это достигается путем реализации ощущаемого сопротивления нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Одна из возможных реализаций - включение выходной емкости транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающей максимальное согласование в требуемой полосе частот.
По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 1.3.3) найдем параметр b3, чтобы применить таблицу коэффициентов [13]:
. (1.29)
Из таблицы получим следующие значения параметров с учетом величины b3 (произведя округление ее):
C1н=b1=1.9, L1н=b2=0.783, C1н=b3=1.292, S=0.292, 1.605.
Разнормируем параметры и найдем номиналы элементов схемы:
. (1.30)
1.3.6 Расчет элементов каскада со сложением напряжений
При выполнении условия (1.1) коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением.
,
где
;
;
;
;
.
Оптимальная по Брауде АЧХ каскада реализуется при расчете , по формулам [4]:
; (1.31)
, (1.32)
а значение определяется из соотношения:
. (1.33)
Рассчитать , , каскада со сложением напряжений приведенного на рисунке 1.1, при использовании транзистора КТ934В и условий: =25 Ом; =0,9.
По формулам (1.31), (1.32) получим
;)
,
=625 Ом; =370 пФ. Теперь по (1.33) найдем
=320 МГц.
Расчет оконечного каскада закончен.
1.4 Расчет предоконечного каскада.
1.4.1 Активная коллекторная термостабилизация.
Схема активной коллекторной термостабилизации предоконечного каскада аналогична активной коллекторной термостабилизации выходного каскада.
1.4.2 Расчет межкаскадной корректирующей цепи.
Межкаскадная корректирующая цепь (МКЦ) третьего порядка представлена на рис.1.14.[13]
Рисунок 1.14 - Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка.
Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с АЧХ, лежащим в пределах необходимых отклонений с заданными частотными искажениями [1]. АЧХ в данном случае представляет собой полином. В теории фильтров известны табулированные значения коэффициентов , , соответствующие требуемой форме АЧХ цепи описываемой функцией данного типа. Учтя заданную неравномерность АЧХ () запишем эти коэффициенты:
Во входном каскаде будем использовать менее мощный транзистор КТ934Б[12], а не КТ934В, это диктуется требованиями к коэффициенту усиления и обеспечивает нормальное согласование каскадов и работу всего усилителя. параметры транзистора КТ934В таковы:
при
Начиная с данного момента целесообразно воспользоваться помощью ЭВМ. Все расчеты, показанные ниже
Расчет заключается в нахождении ряда нормированных значений и коэффициентов, сперва находим нормированные значения :
, (1.34)
= - нормированные значения , , .
Здесь и - выходное сопротивление и емкость транзистора КТ934В, а и - входное сопротивление и индуктивность транзистора КТ934В.
В результате получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
; (1.35)
;
получим:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
где ; (1.36)
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
(1.37)
Рассчитаем дополнительные параметры:
(1.38)
|
|
Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:[4]
(1.39)
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , , (1.40)
Расчет предоконечного каскада окончен.
1.5 Расчет входного каскада.
Транзистор изменился, вместо КТ934В поставили КТ934Б. Принципы построения схемы не изменились.
1.5.1 Расчет эквивалентной схемы транзистора
В качестве эквивалентной схемы расчитаем однонаправленную модель транзистора.[4]
Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и формулами приведенными в пункте 1.3.2.
параметры транзистора КТ934Б таковы:[7]
при
1.5.2 Активная коллекторная термостабилизация.
Схема активной коллекторной термостабилизации приведена на рис.1.15. Расчет схемы производится по той же методике, что и для оконечного каскада.
Рисунок 1.15 – Схема активной коллекторной термостабилизации.
Все параметры для входного каскада остались прежними, но изменилась рабочая точка:
Uкэ0= 17В,
Iк0= Iк0предоконечного/S210Vt предоконечного=0.7/1.85=0.37 А.
Энергетический расчет:
Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:
.
Рассчитаем номиналы схемы:
Номиналы реактивных элементов цепи выбираются исходя из неравенств:
.
Этому удовлетворяют номиналы
L=30 мкГн и Сбл=0.1 мкФ (fн=10 МГц).
1.5.3 Входная корректирующая цепь.
|
|
Рисунок 1.16 – Входная корректирующая цепь третьего порядка.
Методика расчета та же самая, коэффициенты те же, изменяются только нормированные значения , а именно значение , в связи с тем, что теперь на выходе стоит транзистор КТ934Б.
Произведем расчет:
,
,
=
Здесь значения входного и выходного сопротивления, выходной емкости и входной индуктивности соответствуют параметрам транзистора КТ934Б.
и
Произведем расчет:
Получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
;
;
получим:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
где ;
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
Рассчитаем дополнительные параметры:
где S210- коэффициент передачи входного каскада.
Найдем истинные значения элементов по формулам:
- эквивалентное нагрузочное сопротивление, принцип его получения описан выше.
, , ,
Расчет входного каскада окончен.
1.6 Расчет разделительных емкостей.
Устройство имеет 4 реактивных элемента, вносящих частотные искажения на низких частотах. Эти элементы – разделительные емкости. Каждая из этих емкостей по техническому заданию должна вносить не более 0.75 дБ частотных искажений. Номинал каждой емкости с учетом заданных искажений и обвязывающих сопротивлений рассчитывается по формуле [13]:
(1.41)
где Yн – заданные искажения;
R1 и R2 – обвязывающие сопротивления, Ом;
wн – нижняя частота, Гц.
Приведем искажения, заданные в децибелах:
, (1.42)
где М – частотные искажения, приходящиеся на каскад, Дб. Тогда
Номинал разделительной емкости оконечного каскада:
Номинал разделительной емкости предоконечного каскада:
Номинал разделительной емкости промежуточного каскада:
Номинал разделительной емкости входного каскада:
1.7 Расчет коэффициента усилителя
На общий коэффициент усиления влияют предоконечный оконечний и входной каскады:
,
Переведем его в децибелы:
Заключение.
В результате выполненной курсовой работы получена схема электрическая принципиальная широкополосного усилителя мощности АМ, ЧМ сигналов. Найдена топология элементов и их номиналы
Основными требованиями, предъявляемыми к ШУМ, являются: обеспечение заданной мощности излучения в широкой полосе частот; малый уровень нелинейных искажений; высокий коэффициент полезного действия; стабильность характеристик в диапазоне температур.
В соответствии с указанными требованиями был разработан ШУМ на транзисторах КТ934В и КТ934Б, в котором использована схема выходного каскада со сложением напряжений [6], применена активная коллекторная термостабилизация, и четырехполюсные межкаскадные корректирующие цепи [4].
Технические характеристики ШУМ: полоса рабочих частот (10-250) МГц; номинальный уровень выходной мощности 10 Вт; коэффициент усиления 15 дБ; сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом; напряжение питания 18 В.
Устройство, рассматриваемое в данной работе, может широко применяться на практике в различных системах поиска нелинейноатей.
Список использованных источников
1Титов А.А. Григорьев Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на полевых транзисторах. – Томск, 2000. - 27 с.
2Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности. //Радиотехника. 1989. № 2.
3Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977.
4 Титов А.А. Расчет
корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных
транзисторах – #"1.files/image220.gif">
