Реферат: Блок усиления мощности нелинейного локатора
Министерство образованияРоссийской Федерации
ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМУПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
(ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защитыинформации (РЗИ)Блок усиления мощности нелинейного локатора
Пояснительная записка ккурсовому
проекту по дисциплине«Схемотехника аналоговых электронных устройств»
Выполнил:
студент гр.148-3
______ Авраменко А.А.
Проверил:
преподаватель каф. РЗИ
______Титов А.А.
2001
Содержание
1.Введение..........................................................................................3
2.Техническоезадание......................................................................4
3.Расчётнаячасть…...........................................................................5
3.1Структурная схема усилителя...........................................…..5
3.2Распределение линейных искажений в области ВЧ ........….5
3.3Расчёт выходного каскада……………………………............5
3.3.1Выбор рабочей точки..................................................5
3.3.2Выбор транзистора......................................................6
3.3.3Расчёт эквивалентных схем
транзистора.......….…………………………...............7
3.3.4Расчёт цепи термостабилизации
ивыбор источника питания …........…………...........9
3.3.5 Расчётэлементов ВЧ коррекции...............................15
3.4 Расчёт промежуточного каскада.…………............................…………………….............18
3.4.1Выбор рабочей точки……………………….............18
3.4.2Выбор транзистора………………………….............18
3.4.3Расчёт эквивалентных схем
транзистора………………………………….............19
3.4.4Расчёт цепи термостабилизации..…………............19
3.4.5Расчёт цепи коррекции между входным
и промежуточным каскадами....................................20
3.5Расчёт входного каскада...........……………………..............23
3.5.1Выбор рабочей точки....................………….............23
3.5.2Выбор транзистора...........……………………..........23
3.5.3Расчёт эквивалентных схем
транзистора …............………....……………............24
3.5.4Расчёт цепей термостабилизации.............................25
3.5.5Расчёт входной корректирующей цепи...................25
3.6 Расчёт выходнойкорректирующей цепи..............................26
3.7 Расчёт разделительных и блокировочныхёмкостей……………………………………………...............28
4Заключение…………………………………………….…………31
Литература
1.Введение
В даннойкурсовой работе требуется рассчитать блок усиления мощности нелинейноголокатора (БУМ). БУМ является одним из основных блоков нелинейного локатора, онобеспечивает усиление сканирующего по частоте сложного сигнала.
БУМ должениметь малый уровень нелинейных искажений и высокий коэффициент полезногодействия, обеспечивать заданную выходную мощность в широкой полосе частот иравномерную амплитудно-частотную характеристику нелинейного локатора.
Припроектировании любого усилителя основной трудностью является обеспечениезаданного усиления в рабочей полосе частот. В данном случае полоса частотсоставляет 20-500 МГц. С учётом того, что усилительные свойства транзисторовзначительно ухудшаются с ростом частоты, то разработка устройства с подъёмомАЧХ на таких частотах является непростой задачей. Наиболее эффективнымпредставляется использование в данном случае межкаскадных корректирующих цепей3-го порядка. Такая цепь позволит оптимальным, для нашего случая, образомполучить нужный коэффициент усиления с нелинейными искажениями, не выходящимиза рамки данных в задании.
2. Техническое задание
Усилительдолжен отвечать следующим требованиям:
1. Рабочая полоса частот: 20-500 МГц
2. Линейные искажения
в области нижних частот не более 1.5 дБ
в областиверхних частот не более 1ю5 дБ
3. Коэффициент усиления 15 дБ
4. Выходная мощность 5 Вт
5. Диапазон рабочих температур: от +10 до +50 градусов Цельсия
6. Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=50 Ом
3.Расчётная часть
3.1Структурная схема усилителя.
Зная, чтокаскад с общим эмиттером позволяет получать усиление около 7 дБ, оптимальноечисло каскадов данного усилителя равно трём. Предварительно распределим накаждый каскад по 6 дБ. Таким образом, коэффициент усиления устройства составит18 дБ, из которых 15 дБ требуемые по заданию, а 3 дБ будут являться запасомусиления.
Структурнаясхема, представленная на рисунке 3.1, содержит кроме усилительных каскадовкорректирующие цепи, источник сигнала и нагрузку.
/>
Рисунок 3.1
3.2Распределение линейных искажений в
областиВЧ
Расчётусилителя будем проводить исходя из того, что искажения распределены как 1 дБна каждый каскад БУМ.
3.3 Расчёт выходного каскада
3.3.1Выбор рабочей точки
Координатырабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам [1]:
/>, (3.3.1)
где /> (3.3.2)
/>, (3.3.3)
где /> – начальное напряжениенелинейного участка выходных
/> <td/> />характеристик транзистора, />.Возьмем
Так как ввыбранной мной схеме выходного каскада сопротивление коллектора отсутствует, то/>. Выходное напряжение ивыходной ток транзистора можно рассчитать по формулам:
/>
, (3.3.4)
. (3.3.5)
/>
Приподстановке значений, получаем .
Рассчитываяпо формулам 3.3.1 и 3.3.3, получаем следующие координаты рабочей точки:
/>мА, />В.
Найдёммощность, рассеиваемую на коллекторе
/>12.18 Вт.
3.3.2 Выбор транзистора
Выбортранзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:
1. граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ
/>;
2. предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер
/>;
3. предельно допустимого тока коллектора
/>;
4. предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе
/>.
Этимтребованиям полностью соответствует транзистор КТ916А. Его основные техническиехарактеристики приведены ниже.
Электрическиепараметры:
1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ />МГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи />пс;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ />;
4. Ёмкость коллекторного перехода при /> В/>пФ;
5. Индуктивность вывода базы />нГн;
6. Индуктивность вывода эмиттера />нГн.
Предельныеэксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер />В;
2. Постоянный ток коллектора />мА;
3. Температура перехода />К.
Нагрузочныепрямые по переменному и постоянному току для выходного каскада представлены нарисунке 3.2. Напряжение питания выбрано равным 24,36 В.
/>
Рисунок 3.2
3.3.3Расчёт эквивалентных схем транзистора
Расчёт схемы Джиаколетто:
Соотношения для расчётаусилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемытранзистора, предложенной Джиаколетто, справедливой для области относительнонизких частот.
Схема модели представлена на рисунке 3.3.
/>
Рисунок 3.3
/> Элементысхемы можно рассчитать, зная паспортные данные транзистора, по формулам [2]:
Проводимость базового вывода :
/>
, (3.3.6)
/>
/>/>Где — ёмкость коллекторного вывода, при напряжении на транзисторе равном 10 В.Значение этой ёмкости можно вычислить. Для этого нужно знать паспортноезначение коллекторной ёмкости и значение напряжение , прикотором снималась паспортная ёмкость. Пересчёт производится по формуле:
/>
, (3.3.7)
Ёмкость коллекторного вывода:
/>
Ёмкость эмитерного вывода:
/>
(3.3.8)
(3.3.8)
/>
Проводимость :
/>
. (3.3.9)
/> /> /> /> /> /> <td/> />/>Проводимости и оказываются много меньше проводимости нагрузки усилительных каскадов, врасчётах они обычно не учитываются.
Проведя расчёт по формулам 3.3.6 ¸ 3.3.9, получаем значения элементов схемы:
/>/>
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> <td/> /> />/>/> пФ
пФ
Расчёт высокочастотной модели:
Посколькурабочие частоты усилителя заметно больше частоты />,то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она невлияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводовтранзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна бытьвключена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке3.4. Описание такой модели можно найти в [2].
/>
Рисунок 3.4
Параметры эквивалентной схемырассчитываются по приведённым ниже формулам.
Входная индуктивность:
/>, (3.3.10)
где />–индуктивностивыводов базы и эмиттера.
Входное сопротивление:
/>, (3.3.11)
Крутизна транзистора:
/>, (3.3.12)
Выходное сопротивление:
/>. (3.3.13)
Выходная ёмкость:
/>. (3.3.14)
В соответствие с этими формуламиполучаем следующие значения элементов эквивалентной схемы:
/>нГн;
/>пФ;
/>Ом;
/>А/В;
/>Ом;
/>пФ.
3.3.4Расчёт цепей термостабилизации и выбор источника питания
Существуетнесколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит отмощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. Вданной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: пассивная коллекторная,активная коллекторная и эмиттерная.
3.3.4.1 Пассивная коллекторная термостабилизация
Данный видтермостабилизации (схема представлена на рисунке 3.4) используется на малыхмощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжениеотрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся набазу через базовый делитель.
/>
Рисунок 3.5
Расчёт,подробно описанный в [3], заключается в следующем: выбираем напряжение /> (в данном случае />В) и ток делителя />(в данном случае />, где /> – ток базы), затем находимэлементы схемы по формулам:
/>; (3.3.15)
/>, (3.3.16)
где />– напряжение на переходебаза-эмиттер равное 0.7 В;
/>. (3.3.17)
Получимследующие значения:
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом.
3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация
Активнаяколлекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является оченьэффективной, её схема представлена на рисунке 3.5. Её описание и расчёт можнонайти в [2].
/>
Рисунок 3.6
В качестве VT2 возьмём КТ916А. Выбираем падениенапряжения на резисторе /> изусловия />(пусть />В), затем производим следующийрасчёт:
/>; (3.3.18)
/>; (3.3.19)
/>; (3.3.20)
/>; (3.3.21)
/>, (3.3.22)
где /> – статический коэффициентпередачи тока в схеме с ОЭ транзистора КТ361А;
/>; (3.3.23)
/>; (3.3.24)
/>. (3.3.25)
Величинаиндуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющаятока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости –таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 попеременному току был заземлён.
3.3.4.3 Эмиттерная термостабилизация
Принципдействия эмиттерной термостабилизации представлен на рисунке 3.6. Метод расчётаи анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [3].
/>
Рисунок 3.7
Расчётпроизводится по следующей схеме:
1.Выбираютсянапряжение эмиттера /> и ток делителя /> (см. рис. 3.7), а такженапряжение питания />;
2. Затемрассчитываются />.
3.Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях /> и />. Если нет, то вновьосуществляется подбор /> и />. Возьмём />В и /> мА. Учитывая то, что вколлекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается поформуле />В. Расчёт величин резисторовпроизводится по следующим формулам:
/>; (3.3.25)
/>; (3.3.26)
/>. (3.3.27)
Для того,чтобы выяснить будет ли схема термостабильной производится расчёт приведённыхниже величин.
Тепловоесопротивление переход – окружающая среда:
/>, (3.3.28)
где />,/> –справочные данные;
/>К – нормальная температура.
Температураперехода:
/>, (3.3.29)
где />К – температура окружающейсреды (в данном случае взята максимальная рабочая температура усилителя);
/> – мощность, рассеиваемая наколлекторе.
Неуправляемыйток коллекторного перехода:
/>, (3.3.30)
где /> – отклонение температурытранзистора от нормальной;
/> лежит в пределах />А;
/> – коэффициент, равный0.063–0.091 для германия и 0.083–0.120 для кремния.
Параметры транзистора с учётом изменения температуры:
/>, (3.3.31)
где /> равно 2.2(мВ/градусЦельсия) для германия и
3(мВ/градусЦельсия) для кремния.
/>, (3.3.32)
где />(1/ градус Цельсия).
Определимполный постоянный ток коллектора при изменении температуры:
/>, (3.3.33)
где
/>. (3.3.34)
Для тогочтобы схема была термостабильна необходимо выполнение условия:
/>,
где />. (3.3.35)
Рассчитываяпо приведённым выше формулам, получим следующие значения:
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>К;
/>К;
/>А;
/>Ом;
/>;
/>Ом;
/>А;
/>А.
Как видно из расчётов условиетермостабильности выполняется.
Из всех рассмотренных вышетипов термостабилизации была выбрана активная коллекторная термостабилизация,как наиболее подходящая для моего усилителя. Активным элементом был выбрантранзистор КТ361A.
3.3.4.4 Выбор источника питания
/>/>/>При выборе номиналаисточника питания нужно учитывать выбранный вид термостабилизации. Приактивной коллекторной термостабилизации на резисторе дополнительно будетпадать 1 вольт. Таким образом номинал источника питания будет складываться изнапряжения в рабочей точке транзистора и падения напряжения на . Тогда:
В
3.3.5 Расчет элементов ВЧ коррекции
В качестве ВЧкоррекции мною была выбрана межкаскадная корректирующая цепь 3-го порядка. Нопосле расчёта коэффициента усиления выходного каскада оказалось, что каскаддаёт слишком малое усиление, а именно – около 2.5 дБ. После расчётапромежуточного каскада были получены примерно такие же результаты. В результатеобщее усиление, выдаваемое трёмя каскадами усилителя, вышло равным примерно 11дБ, вместо 15 требуемых. Для увеличения коэффициента усиления третий каскад натранзисторе КТ916А был заменен каскадом со сложением напряжения, выполненным натранзисторе КТ948Б. Для активного элемента промежуточного каскада был выбрантранзистор КТ913Б.
Схема каскадапо переменному току приведена на рисунке 3.8.
/>
Рисунок 3.8
Расчёт каскада полностью описанв [2].
При условии:
/> (3.3.36)
/>Каскад выдаетнапряжение, равное входному, оставляя неизменным ток, отдаваемый предыдущимкаскадом. Поэтому ощущаемое сопротивление нагрузки каскада равно половинесопротивления нагрузки, а его входное сопротивление также равно половине сопротивлениянагрузки, вплоть до частот соответствующих . При выполнении условия (3.3.36) коэффициент усиления каскада в области ВЧописывается выражением:
/>
,
Где:
/>
/>;
/>;
/>;
/>);
/>.
/> В случаеполучения оптимальной по Брауде АЧХ, значения
равны:
/>; (3.3.37)
/>. (3.3.38)
Так как был использованкаскад со сложением напряжения, произошло смещение рабочей точки, рассчитаннойранее. Напряжение в рабочей точке транзистора КТ948Б будет равно 13.2 вольт.Ток останется неизменным, т.е. будет равен 0.5 ампер. Также можно поменятьноминал источника питания — взять его равным 14.2 вольт.
Так как каскад сосложением напряжения осуществляет подъём АЧХ, т.е. улучшает её форму, будемсчитать, что каскад не вносит линейных искажений и не требует МКЦ. Тогдапроизведём пересчёт искажений: 2 дБ отдадим на промежуточный каскад и 1 дБ навходной.
Основные технические характеристики транзистораКТ948Б:
/>
Электрические параметры:
7. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ />МГц;
8. Постоянная времени цепи обратной связи, при напряжении 10 вольт, />пс;
9. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ />;
10. Ёмкость коллекторного перехода />пФ;
11. Индуктивность вывода базы />нГн;
12. Индуктивность вывода эмиттера />нГн.
Предельныеэксплуатационные данные:
4. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер />В;
5. Постоянный ток коллектора />А;
6. Температура перехода />К.
По формулам 3.3.6 ¸3.3.9 получаем значения элементов модели Джиаколетто:
/>/>
/>
/>/> пФ
пФ
По формулам 3.3.10 ¸3.3.14 получаем значения элементов ВЧ модели:
/>нГн;
/>пФ;
/> Ом;
/>А/В;
/>Ом;
/>пФ.
/>/>Используя эти данные,вычисляем значения для элементов по формулам 3.3.37-3.3.38, а также значения элементов схемы термостабилизации,используя формулы 3.3.18 ¸ 3.3.25.
Значения :
/>
Значения элементов схемы термостабилизации:
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
Коэффициент усиления выходного каскада – 6 дБ.
3.4 Расчётпромежуточного каскада
3.4.1Выбор рабочей точки
При расчётетребуемого режима транзистора промежуточных и входного каскадов по постоянномутоку, следует ориентироваться на соотношения, приведённые в пункте 3.3.1 сучётом того, что /> заменяется навходное сопротивление последующего каскада. Так как выходной каскад являетсякаскадом со сложением напряжения, то координаты рабочей точки у промежуточногокаскада те же, что и у выходного.
3.4.2 Выбор транзистора
Выбортранзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ913Б. Его основные техническиехарактеристики приведены ниже.
Электрическиепараметры:
1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ />ГГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи />пс,при напряжении 10 вольт;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ />;
4. Ёмкость коллекторного перехода при />В/>пФ;
5. Индуктивность вывода базы />нГн;
6. Индуктивность вывода эмиттера />нГн.
Предельныеэксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер />В;
2. Постоянный ток коллектора />А;
3. Температура перехода />К.
3.4.3Расчёт эквивалентных схем транзистора
Используя формулы 3.3.6 ¸3.3.9, получаем значения элементов модели Джиаколетто:
/>/>
/>
/>/> пФ
пФ
По формулам 3.3.10 ¸3.3.14 получаем значения элементов ВЧ модели:
/> нГн;
/>пФ;
/>Ом;
/>А/В;
/>Ом;
/>пФ.
3.4.4Расчёт цепи термостабилизации
Метод расчётасхемы идентичен приведённому в пункте 3.3.4.2. Элементы схемы термостабилизациибудут равны соответствующим элементам схемы термостабилизации выходногокаскада. Это следует из схемы включения выходного каскада. Таким образом,элементы схемы будут следующими:
/>;
/>;
/>;
/>,
/>;
/>;
/>.
3.4.5 Расчёт цепикоррекции между входным и промежуточным каскадами
В качестве цепикоррекции использована межкаскадная корректирующая цепь 3-го порядка. Схемавключения цепи представлена на рисунке 3.9.
/>
Рисунок 3.9
Используя схему замещениятранзистора, показанную на рисунке 3.4, схему (рисунок 3.9) можно представить ввиде эквивалентной схеме, показанной на рисунке 3.10.
/>
Рисунок 3.10
Расчёт такой схемы подробноописан в [2].
Коэффициент прямой передачикаскада на транзисторе Т2, при условии использования выходной корректирующейцепи, равен:
/>; (3.4.1)
Где /> (3.4.2)
/>
/> — нормированное относительно />Т2сопротивление нагрузки;
/>=/>, />=/> -нормированные относительно /> Т1 и /> значения /> и />. При заданных значениях />,/>,/>, соответствующих требуемойформе АЧХ каскада, нормированные значения />,/>,/> рассчитываютсяпо формулам:
/> (3.4.3)
где />;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>,
/>,
/>=/> — нормированные значения />,/>,/>.
В теории фильтров известны табулированные значения />,/>,/> соответствующие требуемойАЧХ цепи описываемой функцией вида 3.3.26
Для выравнивания АЧХ в областиНЧ используется резистор />,рассчитываемый по формуле:
/> (3.4.4)
При работе каскада в качестве промежуточного, в формуле3.3.27 /> принимается равным единице,при работе в качестве входного />=0.
После расчёта />,/>,/>,истинные значения элементов находятся из соотношений:
/>, />, />. (3.4.5)
В нашем случае значения />,/>,/> и/>следующие:
/>= 75 А;
/>= 3.72 пФ;
/>= 2.75 нГн;
/>=0.719 Ом;
При условии, что линейныеискажения составляют 2 дБ, берём значения />,/>,/> изтаблицы приведённой в [2]:
/>=3.13
/>=2.26
/>=3.06
Тогда, из формул описанныхвыше, получаем:
/>
D = 1.01
B = -4.023
A = 0.048
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Тогда нормированные значения межкаскаднойкорректирующей цепи равны:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Истинные значения элементов:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> />Значения /> и получились следующими:
/>
3.5Расчёт входного каскада
3.5.1Выбор рабочей точки
Что бы впоследствии неставить дополнительный источник питания, возьмём тоже напряжение в рабочейточке, что и в остальных каскадах. Ток в рабочей точке будет равен токуколлектора транзистора промежуточного каскада, поделённому на коэффициент усиленияпромежуточного каскада (в разах) и умноженному на 1.1. Тогда получаем следующиекоординаты рабочей точки:
/>
3.5.2 Выбортранзистора
Выбортранзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ939А. Его основные техническиехарактеристики приведены ниже.
Электрическиепараметры:
7. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ />ГГц;
8. Постоянная времени цепи обратной связи />пс,при напряжении 10 вольт;
9. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ />;
10. Ёмкостьколлекторного перехода при />В />пФ;
11. Индуктивностьвывода базы />нГн;
12. Индуктивностьвывода эмиттера />нГн.
Предельныеэксплуатационные данные:
4. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер />В;
5. Постоянный ток коллектора />мА;
6. Температура перехода />К.
3.5.3Расчёт эквивалентных схем транзистора
Расчёт ведётся по формулам, описанным в пункте3.3.3.
Для схемы Джиаколетто получаем такие значения элементов:
/> /> /> /> /> /> <td/> /> />/> пФ
/>
/>/>
/>
Для элементов ВЧ модели:
/>нГн;
/>пФ;
/> Ом;
/>А/В;
/>Ом;
/>пФ.
3.5.4Расчёт схемы термостабилизации
Расчёт схемы ведётся по формулам, описанным в пункте3.3.4.2. Значения элементов схемы:
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
3.5.5Расчёт входной корректирующей цепи
Для входной корректирующей цепи также была выбранамежкаскадная корректирующая цепь 3-го порядка, описанная в пункте 3.4.5.
В нашем случае значения />,/>,/> и/>следующие:
/>= 50 А;
/>= 0;
/>= 0.345 нГн;
/>=1.076 Ом;
При условии, что линейныеискажения составляют 1 дБ, берём значения />,/>,/> изтаблицы приведённой в [2]:
/>= 2.52
/>=2.012
/>=2.035
Тогда, из формул описанныхвыше, получаем:
/> /> /> /> /> /> /> />D = 1.043
B = -3.075
A = 0.115
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Тогда нормированные значения межкаскаднойкорректирующей цепи равны:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Истинные значения элементов:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> />Значения /> и получились следующими:
/>
3.6Расчёт выходной корректирующей цепи
Расчёт КЦпроизводится в соответствии с методикой описанной в [2]. Схема выходнойкорректирующей цепи представлена на рисунке 3.11. Найдём />– выходную ёмкостьтранзистора нормированное относительно /> и/>. Сама выходная ёмкость вданном случае является последовательным соединением коллекторных емкостейтранзисторов КТ913Б и КТ948Б.
/> (3.6.1)
/>.
/>
Рисунок 3.11
Теперь потаблице, приведённой в [2], найдём ближайшее к рассчитанному значение /> и выберем соответствующиеему нормированные величины элементов КЦ /> и/>, а также />–коэффициент, определяющийвеличину ощущаемого сопротивления нагрузки /> имодуль коэффициента отражения />.
/>
Найдёмистинные значения элементов по формулам:
/>; (3.6.2)
/>; (3.6.3)
/>. (3.6.4)
/>нГн;
/>пФ;
/>Ом.
Рассчитаем частотные искажения вобласти ВЧ, вносимые выходной цепью:
/>, (3.6.5)
/>,
или />дБ.
3.7Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей
/>
На рисунке 3.12 приведена принципиальная схема усилителя. Рассчитаем номиналыэлементов обозначенных на схеме. Расчёт производится в соответствии с методикойописанной в [1]
Рисунок 3.12
Рассчитаем ёмкость фильтра поформуле:
/>, (3.7.1)
/>где />– нижняя граничная частотаусилителя, а входного каскада, для нашего случая.
/>Ом;
/>нФ.
Так какразделительные ёмкости вносят искажения в области нижних частот, то их расчётследует производить, руководствуясь допустимым коэффициентом частотныхискажений. В данной работе этот коэффициент составляет 3дБ. Всего ёмкостейчетыре, поэтому можно распределить на каждую из них по 0.75дБ.
Найдём постояннуювремени, соответствующую неравномерности 0.75дБ по формуле:
/>, (3.7.2)
где /> – допустимые искажения вразах.
/>
Величину разделительногоконденсатора найдём по формуле:
/>, (3.7.3)
Тогда
/>/>
/>
Величины блокировочных ёмкостейи дросселей найдем по формулам:
/>
(3.7.4)
/>
(3.7.5)
/>
(3.7.6)
/>
(3.7.7)
/>
(3.7.8)
Тогда
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />4. Заключение
Рассчитанныйусилитель имеет следующие технические характеристики:
1. Рабочаяполоса частот: 20-500 МГц
2. Линейныеискажения
в областинижних частот не более 1.5 дБ
в области верхних частот неболее 1.5 дБ
3. Коэффициент усиления 21дБ
4. Выходная мощность — 5 Вт
5. Питание однополярное, Eп=14.2 В
6. Диапазон рабочих температур:от +10 до +50 градусов Цельсия
Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=50 Ом
Усилительимеет запас по усилению 6дБ, это нужно для того, чтобы в случае ухудшения, всилу каких либо причин, параметров отдельных элементов коэффициент передачиусилителя не опускался ниже заданного уровня, определённого техническимзаданием.