Реферат: Усилитель приемной антенной решетки

Министерство образования Российской Федерации.

Томскийгосударственный университет систем

управленияи радиоэлектроники (ТУСУР)

кафедрарадиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

Усилитель приемной антенной решетки.

 Пояснительная записка к курсовой работе подисциплине

“СхемотехникаАЭУ”

РТФКП 468740.009 ПЗ

 Выполнил:студентгр.148-3

­­­________Вахрушев С.С.

“____”___________2001г

Руководитель:доцент кафедры РЗИ

___________Титов А.А.

“____”___________2001г

Томск2001

РЕФЕРАТ

     Курсовая работа, 30 с., 12  рис., 1 табл.

    

     В курсовой работе производился расчет усилителяфазированной антенной решетки на биполярных транзисторах.

Цель работы – приобрести необходимые навыки расчета усилительныхустройств на основе биполярных транзисторов.

В процессе проектирования производился расчет элементов принципиальнойсхемы усилителя, которые обеспечивают необходимый режим работы транзисторов, атакже расчет элементов схемы термостабилизации и цепей коррекции.

Получена принципиальная схема усилителя приемной антенной решетки,которая может быть реализована на практике и применена в реальных системахрадиолокации.

     Курсовая работавыполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. Схемы и рисунки выполнены вграфическом редакторе Paint Brush.

Задание

Исходные данные для проектирования:

1) Диапазон рабочих частот 100 – 1000 МГц

2) Допустимые частотные искажения МН = 1,5дБ, МВ= 1,5дБ

3) Коэффициент передачи усилителя SУ= 15дБ

4) Выходное напряжение UВЫХ= 0,2В

5) Сопротивление генератора RГ= 50Ом

6) Сопротивление нагрузки RН= 50Ом

7) Согласование по входу и по выходу

Содержание:

Введение………………………………………………………………………...5

1. Определение числа каскадов………………………………………………..6

2. Распределение искажений в области ВЧ…………………………………...6

3. Расчет оконечного каскада

   3.1. Расчет рабочей точкии построение нагрузочных прямых

      3.1.1. Резистивный каскад………………………………………………….6

       3.1.2.Дроссельный каскад…………………………………………………9

      3.1.3. Расчет мощностей…………………………………………………..10

   3.2. Выбор транзистора……………………………………………………..11

   3.3. Расчет эквивалентныхсхем транзистора

      3.3.1. Эквивалентнаясхема Джиаколетто……………………………….12

      3.3.2.Однонаправленная модель транзистора………………………….14

    3.4.Расчет цепей термостабилизации

      3.4.1. Эммитернаястабилизация…………………………….…………..15

      3.4.2. Пассивнаяколлекторная стабилизация…………………………..17

     3.4.3. Активная коллекторная стабилизация……………………………18

   3.5. Расчет элементов ВЧкоррекции………………………….…………..20

4. Расчет предоконечного и входного каскадов……………………………23

5. Расчет разделительных и блокировочных конденсаторов….…………..24

6. Заключение…………………………………………………….…………..26

7. Литература…………………………………………………………………27

8. Принципиальная схема усилителя……………………………………….28

9. Спецификация………………………………………………….………….29

Введение

Во многих областях современной науки и техники часто встречаетсянеобходимость усиления электрических колебаний (сигналов) различных видов ссохранением их формы.

Усилители имеют широкое и разностороннее применение: в радиосвязии радиовещании, телевидении, звуковом кино, устройствах записи ивоспроизведения звука, дальней проводной связи, измерительной аппаратуре, атакже в телемеханике, автоматике и т.д.

Приемныеантенные решетки используются в радиолокации для электронного сканированияпространства без механического перемещения антенны. Положение цели впространстве, при этом, определяется по разности фаз сигналов, пришедших откаждого из элементов антенной решетки.

                Однимиз основных узлов таких систем являются широкопо­лосные усилители,обеспечивающие усиление сигналов поступаю­щих с антенных решеток.

                Дляобеспечения высокой точности работы системы радиоло­кации, необходима полнаяидентичность характеристик широкопо­лосных усилителей. Кроме того, усилителидолжны быть согласо­ваны по входу и выходу, иметь линейную амплитудно-частотнуюхарактеристику, параметры усилителей не должны изменяться во времени и приизменении температуры окружающей среды.

1.      Определение числа каскадов

Т.к.заданное усиление равное 15дБ не может быть достигнуто одним маломощнымтранзистором в широком диапазоне частот, то целесообразно коэффициент усиленияраспределить на несколько каскадов усиления, например, по 5дБ на каждый:

      <img src="/cache/referats/4671/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> 

2.       Распределение искажений в области ВЧ

Определим неравномерность частотной характеристики на рабочем диапазонечастот, приходящуюся на один каскад:

            <img src="/cache/referats/4671/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

3.      Расчет оконечного каскада

3.1.      Расчет рабочей точки и построениенагрузочных прямых

3.1.1.<span Times New Roman"">                  

Вразрабатываемом усилителе будет использован каскад с комбинированной отрицательнойобратной связью, схема которого по переменному току приведена на рис.3.1.1.1. 

                            <img src="/cache/referats/4671/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис.3.1.1.1  Каскад с обратной связью

Т.к. часть выходной полезной мощности рассеивается на резисторах обратнойсвязи Rэ,Rос,то для предварительного расчета рабочей точки выходного транзистора напряжение,которое он должен выдавать, необходимо брать удвоенным, т.к. заранее эти потеринеизвестны. Потом эти потери можно уточнить. Координаты рабочей точкиприближенно можно рассчитать по формулам [1]:

<img src="/cache/referats/4671/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

<img src="/cache/referats/4671/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

где Iвых– выходнойток оконечного транзистора;

      Uвых – выходное напряжениетранзистора;

      Pвых–мощность, выдаваемая транзистором на выходе

<img src="/cache/referats/4671/image012.jpg" v:shapes="_x0000_s1035">
Схемарезистивного каскада по постоянному току приведена на рис. 3.1.1.2.

Рис.3.1.1.2 Резистивный каскад

    Пусть Rн=Rк=50Ом, тогда выходной ток транзистора будет равен:

<img src="/cache/referats/4671/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

    Обычно остаточное напряжение Uости ток Iоствыбирают в пределах:

            <img src="/cache/referats/4671/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1031">       <img src="/cache/referats/4671/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

Тогда рабочая точка транзистора:

              <img src="/cache/referats/4671/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

где UКЭ0– напряжение на переходе коллектор-эммитер в рабочей точке;

       IК0– ток коллектора в рабочей точке транзистора

Напряжение источника питания:

        <img src="/cache/referats/4671/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

Построим нагрузочные прямые постоянного и переменного токов длярезистивного каскада:

<img src="/cache/referats/4671/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> — уравнение нагрузочной прямой по постоянномутоку

Для переменного тока:

<img src="/cache/referats/4671/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1036">

<img src="/cache/referats/4671/image028.jpg" v:shapes="_x0000_s1026">
<img src="/cache/referats/4671/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

<img src="/cache/referats/4671/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

Рис. 3.1.1.3 Нагрузочные прямые для резистивногокаскада

У резистивного каскада сопротивление нагрузки выходной цепипеременному току меньше, чем постоянному, и нагрузочная прямая постоянного токапроходит через точку покоя более полого, чем нагрузочная прямая переменноготока.

3.1.2.  Дроссельный каскад

<img src="/cache/referats/4671/image034.jpg" v:shapes="_x0000_s1036">
Дроссельный усилительный каскад представлен на рисунке3.1.2.1. Здесь вместо резистора RКставят дроссель LДР,для увеличения КПД каскада.            

Рис.3.1.2.1 Дроссельный усилительный каскад

РезисторамиRб1 иRб2 (базовые делители) устанавливаютрабочую точку каскада.

<img src="/cache/referats/4671/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Тогда рабочая точка транзистора:

        <img src="/cache/referats/4671/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

    Питание:  

              <img src="/cache/referats/4671/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

По переменному току: 

            <img src="/cache/referats/4671/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

Тогда нагрузочные прямые по постоянному и переменному току для дроссельногокаскада выглядят следующим образом:

<img src="/cache/referats/4671/image040.jpg" v:shapes="_x0000_s1029">

Рис.3.1.2.2 Нагрузочные прямые для дроссельного каскада

Т.к. сопротивлениедросселя по постоянному току эквивалентно короткому замыканию, нагрузочнаяпрямая по по­стоян­но­му току есть вертикальная линия   <img src="/cache/referats/4671/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

3.1.3.    Расчет мощностей

Произведемрасчет потребляемой и рассеиваемой мощностей для резистивного и дроссельногокаскадов выбор каскада по энергетическим параметрам:

Длярезистивного каскада:

      <img src="/cache/referats/4671/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1044">

     <img src="/cache/referats/4671/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1045">

где Рк – мощность, рассеиваемаяна коллекторе;

      Рпотр – потребляемаятранзистором мощность.

Для дроссельного каскада:

      <img src="/cache/referats/4671/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

      <img src="/cache/referats/4671/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1047">

 Полученные результаты представлены в таблице3.1.3.1:

Таблица3.1.3.1 Энергетические параметры усилительных каскадов

Eп, B

Pk, мВт

Рпотр, мВт

IК0, мА

UКЭ0, В

Резистивный каскад (Rk)

3,9

52,8

68,6

17,6

3

Дроссель- ный каскад(Lk)

3

26,4

26,4

8,8

3

Врезультате анализа полученных результатов можно прийти к выводу, что болееэкономичным по энергетическим параметрам является дроссельный каскад. К тому жеКПД такого каскада больше резистивного в 2 раза.

3.2     Выбор транзистора

Выбортранзистора производится в справочнике [2]по следующим параметрам, которые необходимо взять с небольшим запасом в 20 %:

<img src="/cache/referats/4671/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

<img src="/cache/referats/4671/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1049">

<img src="/cache/referats/4671/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

<img src="/cache/referats/4671/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1051">

Лучшевсего по этим параметрам подходит транзистор КТ3101А-2.

 

             Паспортные данные транзистораКТ3101А-2

Электрические параметры:

Граничная частота при Uкб=5В, Iэ=10мА неменее…………………….4,0ГГц

Максимальный коэффициент усиленияпо мощности

   при Uкб=5В,Iэ=10мА, f=2,25ГГц типовое значение…………….8,2 – 9,8дБ

Постоянная  времени цепи обратнойсвязи на высокой частоте

     при Uкб=5В………………………………………………………………..5пс

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эммитером

     при Uкб=1В,Iк=5мА,Т=298К………………………………………35 – 300

Емкость коллекторного перехода при Uкб=5В………………………..0,65пФ

Емкость эммитерного перехода при Uэб=1В……………………………..1пФ

Индуктивность вывода базы……………………………………………..2нГн

Индуктивность вывода эммитора………………………………………..2нГн

      Предельные эксплуатационные данные:

Постоянное напряжение коллектор-эммитер…………………………….15В

Постоянный ток коллектора……………………………………………..20мА

Постоянная рассеиваемая мощность при Т=213…318К…………….100мВт

3.3<span Times New Roman"">     

Расчет эквивалентной схемы транзистора

   3.3.1.  Эквивалентная схема Джиаколетто

Расчет усилительных каскадовоснован на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора,предложенной Джиаколетто [3], спра­вед­ли­вой для области относительно низкихчастот и приведенной на рисунке 3.3.1.1

<img src="/cache/referats/4671/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1052">

Рис. 3.3.1.1 Эквивалентная схема транзистора Джиаколетто

Значения элементов схемыДжиаколетто могут быть рассчитаны по паспортным данным транзистора по следующимформулам [3]:

<img src="/cache/referats/4671/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1053">

     <img src="/cache/referats/4671/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1082">

<img src="/cache/referats/4671/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1083">

<img src="/cache/referats/4671/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

<img src="/cache/referats/4671/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1055">

<img src="/cache/referats/4671/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1056">

<img src="/cache/referats/4671/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1057">

Всправочной литературе значения <img src="/cache/referats/4671/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> и <img src="/cache/referats/4671/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> часто приводятсяизмеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер <img src="/cache/referats/4671/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1060"><img src="/cache/referats/4671/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> значение <img src="/cache/referats/4671/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> следует пересчитать поформуле [3]

<img src="/cache/referats/4671/image083.gif" v:shapes="_x0000_i1062">                                                                  (3.3.1.1)

где <img src="/cache/referats/4671/image085.gif" v:shapes="_x0000_i1063">  — напряжение <img src="/cache/referats/4671/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1064"><img src="/cache/referats/4671/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1065"><img src="/cache/referats/4671/image089.gif" v:shapes="_x0000_i1066">  — напряжение <img src="/cache/referats/4671/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1067"><img src="/cache/referats/4671/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1068">

<img src="/cache/referats/4671/image093.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

<img src="/cache/referats/4671/image095.gif" v:shapes="_x0000_i1070">

где <img src="/cache/referats/4671/image097.gif" v:shapes="_x0000_i1071">  — емкостьколлекторного перехода; <img src="/cache/referats/4671/image099.gif" v:shapes="_x0000_i1072">  — постоянная временицепи обратной связи; <img src="/cache/referats/4671/image101.gif" v:shapes="_x0000_i1073">  — статическийкоэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером; <img src="/cache/referats/4671/image103.gif" v:shapes="_x0000_i1085">  — граничная частотакоэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером; <img src="/cache/referats/4671/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1074">  — ток коллектора врабочей точке в миллиамперах.

Крутизна транзистора:<img src="/cache/referats/4671/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

3.3.2   Расчет элементов однонаправленной моделибиполярного транзистора

Расчет усилительных каскадов также основанна использовании однонаправленной модели транзистора [4], справедливой вобласти частот более <img src="/cache/referats/4671/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1076"><img src="/cache/referats/4671/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1077"><img src="/cache/referats/4671/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> (<img src="/cache/referats/4671/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1079">  — граничная частотакоэффициента передачи тока, <img src="/cache/referats/4671/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1080">  — статическийкоэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером) и приведенной на рисунке 3.3.2.1.

            <img src="/cache/referats/4671/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1081">

Рис. 3.3.2.1 Однонаправленная модель биполярного транзистора

Элементы схемы замещения могут бытьрассчитаны по следующим эмпирическим формулам [4]:

<img src="/cache/referats/4671/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1086">

<img src="/cache/referats/4671/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1087">

<img src="/cache/referats/4671/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1088">

<img src="/cache/referats/4671/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1089">

где <img src="/cache/referats/4671/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1090">  — индуктивность выводабазы; <img src="/cache/referats/4671/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1091">  — индуктивность выводаэмиттера; <img src="/cache/referats/4671/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1092">  — предельное значениенапряжения <img src="/cache/referats/4671/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1093"><img src="/cache/referats/4671/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1094">  — предельное значениепостоянного тока коллектора.

Прирасчетах по эквивалентной схеме, приведенной на рисунке 3.3.2.1, вместо <img src="/cache/referats/4671/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1095"> используют параметр <img src="/cache/referats/4671/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1096">  — коэффициент усилениятранзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [5], равный

<img src="/cache/referats/4671/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1097"><img src="/cache/referats/4671/image143.gif" v:shapes="_x0000_i1098">                                                                              (3.3.2.1)

где <img src="/cache/referats/4671/image145.gif" v:shapes="_x0000_i1103">  — частота, на которойкоэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннегосогласования равен единице; <img src="/cache/referats/4671/image147.gif" v:shapes="_x0000_i1104">  — текущая частота.

<img src="/cache/referats/4671/image149.gif" v:shapes="_x0000_i1099">           

<img src="/cache/referats/4671/image151.gif" v:shapes="_x0000_i1100">

3.4   Расчет цепей термостабилизации

 

Существует несколько вариантов схемтермостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того,насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотренытри схемы термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная иэмиттерная.

3.4.1.Эммитерная термостабилизация

<img src="/cache/referats/4671/image153.jpg" v:shapes="_x0000_s1037">
Транзисторный каскад с эммитерной термостабилизациейприведен на рисунке 3.4.1.1

Рис. 3.4.1.1 Усилительный каскад сэммитерной стабилизацией

Расчет элементов схемы эммитерной термостабилизациипроизводится по формулам в [6].

Напряжение на эммитерном сопротивлении обычно выбирают:

<img src="/cache/referats/4671/image155.gif" v:shapes="_x0000_i1101">

Тогдасопротивление Rэбудет равно:

<img src="/cache/referats/4671/image157.gif" v:shapes="_x0000_i1102">

Напряжениеисточника питания:

         <img src="/cache/referats/4671/image159.gif" v:shapes="_x0000_i1105">

Расчет базовогоделителя:        

    <img src="/cache/referats/4671/image161.gif" v:shapes="_x0000_i1106">

     Ток делителя:   <img src="/cache/referats/4671/image163.gif" v:shapes="_x0000_i1107">

<img src="/cache/referats/4671/image165.gif" v:shapes="_x0000_i1108">

<img src="/cache/referats/4671/image167.gif" v:shapes="_x0000_i1109">

      Мощность, рассеиваемая на RЭ:

<img src="/cache/referats/4671/image169.gif" v:shapes="_x0000_i1110">

3.4.2<span Times New Roman"">  

Пассивная коллекторная стабилизация.

Данный вид термостабилизации (схемапредставлена на рисунке 3.4) используется на малых мощностях и менееэффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи,регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

<img src="/cache/referats/4671/image171.jpg" v:shapes="_x0000_s1039">
Транзисторный каскад с пассивной коллекторной термостабилизациейприведен на рисунке 3.4.2.1

Рис. 3.4.2.1  Каскад с пассивной коллекторной стабилизацией

Подробный расчет элементов схемы приведен в [6].

Для того, чтобы пассивнаяколлекторная термостабилизация была эффективной необходимо, чтобы напряжение URклежало в пределах:

<img src="/cache/referats/4671/image173.gif" v:shapes="_x0000_i1111">

Тогдасопротивление RКи источник питания будут равны:

<img src="/cache/referats/4671/image175.gif" v:shapes="_x0000_i1112">

<img src="/cache/referats/4671/image177.gif" v:shapes="_x0000_i1113">

Рассчитаем R­Б:

<img src="/cache/referats/4671/image161.gif" v:shapes="_x0000_i1114">

<img src="/cache/referats/4671/image179.gif" v:shapes="_x0000_i1115">

Тогда рассеиваемая мощность каскада:

<img src="/cache/referats/4671/image181.gif" v:shapes="_x0000_i1116">

что почтив 2 раза больше рассеиваемой мощности каскада с эммитерной термостабилизацией.

3.4.3.<span Times New Roman"">                   

Активная коллекторная стабилизация

Активнаяколлекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является оченьэффективной, её схема представлена на рисунке 3.4.3. Её описание и расчёт можнонайти в [7].

<img src="/cache/referats/4671/image183.jpg" v:shapes="_x0000_s1040">

Рис. 3.4.3  Каскад с активной коллекторной стабилизацией

Для того,чтобы активная коллекторная стабилизация была эффективной необходимо, чтобы нарезисторе R4выделялось напряжение:

<img src="/cache/referats/4671/image185.gif" v:shapes="_x0000_i1117">

Тогдасопротивление должно быть равно:

<img src="/cache/referats/4671/image187.gif" v:shapes="_x0000_i1118">

Рассчитаемрабочую точку второго транзистора, обеспечивающего стабилизированный режимработы каскада:

<img src="/cache/referats/4671/image189.gif" v:shapes="_x0000_i1119">

<img src="/cache/referats/4671/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1120">

Тогда источникпитания:

<img src="/cache/referats/4671/image193.gif" v:shapes="_x0000_i1121">

Рассчитаемэлементы схемы активной коллекторной стабилизации по формулам в [7]:

<img src="/cache/referats/4671/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1122">

    <img src="/cache/referats/4671/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1123">

<img src="/cache/referats/4671/image199.gif" v:shapes="_x0000_i1124">

<img src="/cache/referats/4671/image201.gif" v:shapes="_x0000_i1125">

<img src="/cache/referats/4671/image203.gif" v:shapes="_x0000_i1126">

Рассеиваемаямощность каскада:

<img src="/cache/referats/4671/image205.gif" v:shapes="_x0000_i1127">

Таким образом наиболее экономичнымпо энергетическим параметрам является каскад с активной коллекторнойстабилизацией, но т.к. разрабатываемый усилитель антенной решетки маломощный,то в каскадах усилителя целесообразней применить эммитерную термостабилизацию,обладающую достаточно хорошими параметрами стабилизации рабочей точки транзистора.

3.5<span Times New Roman"">    

Расчет элементов высокочастотной коррекции

Длятого, чтобы усилитель антенной решетки был согласо­ван по входу и выходу, имеллинейную амплитудно-частотную характерис­ти­ку, а параметры усилителя неизменялись во времени и при изме­­не­нии температуры окружающей среды,необходимо испоьзо­вать схему высокочастотной коррекции. Лучше всего дляданного усили­­­теля подходит схема с комбинированной обратной связью [7].

<img src="/cache/referats/4671/image207.jpg" v:shapes="_x0000_s1033">
Схемакаскада по переменному току приведена на рисунке 3.5.1

Рисунок 3.5.1 — Схема каскада с комбинированнойООС

Расчетсхемы каскада с комбинированной отрицательной обратной связью подробно описан в[7].

Достоинствомсхемы является то, что при условиях:

     <img src="/cache/referats/4671/image209.gif" v:shapes="_x0000_i1128"> и <img src="/cache/referats/4671/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1129">                                                (3.5.1)

схемаоказывается согласованной по входу и выходу с КСВН не более 1,3 в диапазоне частот,где выполняется условие YВ³0,7.Поэтому практически отсутствует взаимное влияние каскадов друг на друга при ихкаскадировании.

При выполнении условия (3.5.1), коэффициент усиления каскада вобласти верхних частот описывается выражением:

<img src="/cache/referats/4671/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1130">                                   (3.5.2)  

где:  <img src="/cache/referats/4671/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1131">

       <img src="/cache/referats/4671/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1132">;

         <img src="/cache/referats/4671/image219.gif" v:shapes="_x0000_i1133">.

Из (3.5.1), (3.5.2) не трудно получить, что при заданном значении <img src="/cache/referats/4671/image221.gif" v:shapes="_x0000_i1134">:

<img src="/cache/referats/4671/image223.gif" v:shapes="_x0000_i1135"> на один каскад.

Тогда общий коэффициент передачиусилителя будет равен:

<img src="/cache/referats/4671/image225.gif" v:shapes="_x0000_i1136">

<img src="/cache/referats/4671/image227.gif" v:shapes="_x0000_i1137">

<img src="/cache/referats/4671/image229.gif" v:shapes="_x0000_i1138">

Тогда коэффициенты:

<img src="/cache/referats/4671/image231.gif" v:shapes="_x0000_i1139">

<img src="/cache/referats/4671/image233.gif" v:shapes="_x0000_i1140">

<img src="/cache/referats/4671/image235.gif" v:shapes="_x0000_i1141">

При заданном значенииYвна один каскад, частотаfвкаскада равна:

<img src="/cache/referats/4671/image237.gif" v:shapes="_x0000_i1142">

Нагружающие ООС уменьшают макси­маль­ную амплитуду выходногосигнала <img src="/cache/referats/4671/image239.gif" v:shapes="_x0000_i1143"> каскада в котором они используются на величину

<img src="/cache/referats/4671/image241.gif" v:shapes="_x0000_i1144">                                                                                (3.5.4)

При выборе <img src="/cache/referats/4671/image243.gif" v:shapes="_x0000_i1145"> и <img src="/cache/referats/4671/image245.gif" v:shapes="_x0000_i1146"> из (3.5.1), ощущаемое сопротивление нагрузкитранзистора каскада с комбинированной ООС равно <img src="/cache/referats/4671/image247.gif" v:shapes="_x0000_i1147"> и его напряжение  и ток в рабочей точке, также как и для каскада без ООС, могут быть рассчитаныпо формулам [7]:

<img src="/cache/referats/4671/image249.gif" v:shapes="_x0000_i1148">,                       <img src="/cache/referats/4671/image251.gif" v:shapes="_x0000_i1149">,                        

где <img src="/cache/referats/4671/image253.gif" v:shapes="_x0000_i1150">  — максимальная допустимая мощность,рассеиваемая на коллекторе.

Вэтом случае <img src="/cache/referats/4671/image239.gif" v:shapes="_x0000_i1151"> каскада равно:

<img src="/cache/referats/4671/image256.gif" v:shapes="_x0000_i1152">

Сучетом наличия сопротивления насыщения следует <img src="/cache/referats/4671/image239.gif" v:shapes="_x0000_i1153"> рассчитывать по формуле

<img src="/cache/referats/4671/image259.gif" v:shapes="_x0000_i1154">                (3.5.5)

Изформулы (3.5.5) следует, что напряжение, которое может отдать транзистор сучетом потерь на резисторах обратной связи и с четом наличия сопротивлениянасыщения, несколько больше напряжения, которое он должен выдать на выходе позаданию. Это говорит о том, что полученный в результате расчета усилительантенной решетки обладает лучшими характеристиками, чем по заданию.

4.       Расчет предоконечного и входногокаскадов

Расчетвходного и предоконечного каскада производится абсолютно аналогично расчетуконечного каскада, т.к. все каскады согласованы по входу и по выходу за счетприменения комбинированной отрицательной обратной связи и режимы работытранзисторов одинаковы.

5.   Расчет разделительных и блокировочныхконденсаторов

<img src="/cache/referats/4671/image261.jpg" v:shapes="_x0000_s1042">

Рисунок5.1 Принципиальная схема антенного усилителя.

Произведем расчет разделительных иблокировочных емкостей.

Так как ёмкости, стоящие в эмиттерныхцепях, а также разделительные ёмкости вносят искажения в области нижних частот,то их расчёт следует производить, руководствуясь допустимым коэффициентомчастотных искажений. В данной работе этот коэффициент составляет 1.5дБ. Общее количестворазделительных конденсаторов 4, тогда на один разделительный конденсаторприходится искажений 1.5/4 = 0,375дБ.  

Тогда: <img src="/cache/referats/4671/image263.gif" v:shapes="_x0000_i1155">

<img src="/cache/referats/4671/image265.gif" v:shapes="_x0000_i1156">

где R1 и R2 – это входное и выходное сопротивления каскадов усилителя и R1 =R2 =50 Ом, т.к. каскады согласованы повходу и по выходу.

<img src="/cache/referats/4671/image267.gif" v:shapes="_x0000_i1157">

где S0– это крутизна транзистора, рассчитанная в п. 3.3.1;

      RЭ– это сопротивление термостабилизации, рассчитанное в п.3.4.1;

      YН= 0,94, т.к. количество Ср равно 3.

Дроссель в коллекторной цепи каскадовставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен черезисточник питания. Величина дросселя выбирается исходя из условия:

<img src="/cache/referats/4671/image269.gif" v:shapes="_x0000_i1158">

Тогда:<img src="/cache/referats/4671/image271.gif" v:shapes="_x0000_i1159">

Конденсаторы, стоящие в цепяхобратной связи: C1,C­2, C3 выбираютсяиз условия:

<img src="/cache/referats/4671/image273.gif" v:shapes="_x0000_i1160">

Тогда: <img src="/cache/referats/4671/image275.gif" v:shapes="_x0000_i1161">

6.<span Times New Roman"">            

Заключение

Врезультате расчета получился усилитель со следующими характеристиками:

1. Рабочаяполоса частот: 100-1196 МГц

2. Линейныеискажения

в областинижних частот не более 1.5 дБ

в области верхних частот не более1.5 дБ

3. Коэффициент усиления 19,7дБ

4. Амплитуда выходного напряжения Uвых=0.25 В

5. Питаниеоднополярное, Eп=7 В

Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=50 Ом и согласован повходу и по выходу.

Усилитель имеетзапас по усилению 4,7дБ, выходному напряжению и по верхней частоте.

Список использованной литературы:

1.      Красько А.С., Проектирование усилительныхустройств, методические указания. Томск: ТУСУР, 2000г., 29 с.

2.    Аронов В.Л., Баюков А.В. и др. Полупроводниковые приборы:Транзи сторы. Справочник/Подобщ. Ред. Горюнова Н.Н. – 2-е издание, пере-    

        работанное –М.:Энергоатомиздат, 1985-904с., илл.

3.     Мамонкин И.Г. Усилительные устройства:учебное пособие для вузов.

        М.:Связь, 1977г.

4.     Титов А.А., Бабак Л.И.,Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согла-       

        сующей цепи транзисторногополосового усилителя мощности              

        //Электронная техника. СЕР. СВЧ-Техника.ВЫП 1(475), 2000г.

5.     Шварц Н.З. Линейные транзисторныеусилители СВЧ. — М.: Сов. радио.    1980г.

6.     Болтовский Ю.Г., Расчётцепей термостабилизации электрического   режиматранзисторов, методические указания. Томск: ТУСУР, 1981г., 39с. </p

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике