Реферат: Усилитель мощности системы поиска нелинейностей

МинистерствообразованияРоссийской Федерации

ТОМСКИЙУНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ИРАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защитыинформации (РЗИ)

Усилитель мощностисистемы

поисканелинейностей

Пояснительнаязаписка к курсовому проекту по дисциплине

“Схемотехника аналоговых электронных устройств”

Выполнил

студентгр.148-3

___________БарановскийС.В.

Проверил

преподавателькаф. РЗИ

________________Титов А.А.

2001

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Реферат

Курсоваяработа   30 с.,  16 рис., 1 табл., 13 источников, 2 прил.,

УСИЛИТЕЛЬ,ТРАНЗИСТОР, КАСКАД, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ

В даннойкурсовой работе исследуется широкополосный усилитель мощности амплитудно ичастотно модулированных сигналов, а также различные стабилизирующие икорректирующие цепи.

Цель работы- приобретение навыков расчета номиналов элементов усилительного каскада,подробное изучение существующих корректирующих и стабилизирующих цепей, умениявыбрать необходимые схемные решения на основе требований технического задания.

В процессеработы были осуществлены инженерные решения (выбор транзисторов, схемстабилизации и коррекции) и расчет номиналов схем.

Врезультате работы получили готовую схему усилительного устройства с известнойтопологией и номиналами элементов, которую можно использовать для практическогоприменения.

Полученныеданные могут использоваться при создании реальных усилительных устройств.

Курсоваяработа выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord97и представлена на дискете 3,5” (вконверте на обороте обложки).

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Содержание

Введение  — 4

Техническоезадание-----------------------------------------------------------5

1  Расчеты — 6

1.1  Определение числакаскадов-------------------------------------------- 6

1.1.1Структурная схема усилителя----------------------------------------- 6

1.2Распределение искажений амлитудно-частотной

характеристики(АЧХ). — 6

1.3 Расчетоконечного каскада -----------------------------------------------6

1.3.1Расчет каскада со сложением напряжений — 6

1.3.2Расчет рабочей точки, выбор транзистора — 7

1.3.3Расчет эквивалентных схем транзистора КТ934В — 11

1.3.4Расчет схем термостабилизации транзистора КТ 934В — 13

1.3.5Расчет выходной корректирующей цепи — 16

1.3.6Расчет элементов каскада со сложением напряжений — 17

1.4 Расчетпредоконечного каскада.--------------------------------------- 18

1.4.1Активная коллекторная термостабилизаця — 18

1.4.2Расчет межкаскадной корректирующей цепи — 18

1.5 Расчетвходного каскада.------------------------------------------------ 21

1.5.1Расчет эквивалентной схемы транзистора------------------------- 21

1.5.2Активная коллекторная термостабилизаця — 21

1.5.3Входная корректирующая цепь -------------------------------------  22

1.6 Расчетразделительных емкостей — 24

1.7 Расчеткоэффициента усиления---------------------------------------- 25

Заключение--------------------------------------------------------------------  27

Списокиспользованных источников ------------------------------------ 27

ПриложениеАСхема электрическая принципиальная ----------------  28

ПриложениеБПеречень элементов ---------------------------------------  30

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">

Введение.

В теории усилителей нетдостаточно обоснованных доказательствпреимущества использованиятого либо иного схемного решения при разработке конкретного усилительногоустройства. В этой связи проектирование широкополосных усилителей во многомосновано на интуиции и опыте разработчика. При этом, разные разработчики, чащевсего, по-разному решают поставленные перед ними задачи, достигая требуемых результатов[1].

Основная цель работы — получение необходимых навыков практического расчета радиотехническогоустройства (усилителя мощности), обобществление полученных теоретическихнавыков и формализация методов расчета отдельных компонентов электрическихсхем.

Усилители электрическихсигналов применяются в широкой области современной техники: в радиоприемных ирадиопередающих устройствах, телевидении, аппаратуре звукоусиления извукозаписи, системах звукового вещания, радиолокации, ЭВМ. Как правило,усилители осуществляют усиление электрических колебаний с сохранением их формы.Усиление происходит за счет электрической энергии источника питания. Усилительныеэлементы обладают управляющими свойствами.

Системапоиска нелинейностей состоит из блока формирования сложного сканирующего почастоте сигнала, широкополосного усилителя мощности (ШУМ), и широкополоснойприемо-передающей антенны. ШУМ необходим для создания на разыскиваемойнелинейности такого уровня напряженности электромагнитного поля облучения,который позволил бы приемной аппаратурой осуществить прием продуктов нелинейногопреобразования.[2]

Основными требованиями,предъявляемыми к ШУМ, являются:обеспечение заданноймощности излучения в широкой полосе частот;малый уровень нелинейныхискажений;высокий коэффициент полезного действия;стабильностьхарактеристик в диапазоне температур.

Устройство, рассматриваемоев данной работе, может широко применяться на практике в различных системахпоиска нелинейноатей.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Техническое задание

Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

Рабочая полоса частот: 10-250 МГц

Линейныеискажения

в области нижних частот не более 1.5 дБ

в области верхних частот не более 1.5 дБ

Коэффициентусиления 15 дБ

Выходнаямощность 10 Вт

Диапазон рабочихтемператур: от +10 до +50 градусов Цельсия

Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=50 Ом

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1 Расчетная часть

1.1. Определение числа каскадов.

Число каскадов определяетсяисходя из технического задания. Данное устройство должно обеспечиватькоэффициент усиления 15 дБ, поэтому целесообразно использовать три каскада,отведя на каждый по 5-6дБ, оставив запас по усилению мощности примерно вполовину.[3]

1.1.1Структурная схемаусилителя.

Структурнаясхема, представленная на рисунке 1.1, содержит кроме усилительных каскадовкорректирующие цепи, источник сигнала и нагрузку.

<img src="/cache/referats/9454/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рисунок1.1 Структурная схема

1.2. Распределение искажений амлитудно-частотной

характеристики (АЧХ).

Исходя из техническогозадания, устройство должно обеспечивать искажения не более 3дБ. Так какиспользуется три каскада, то каждый может вносить не более 1дБ искажений вобщую АЧХ. Эти требования накладывают ограничения на номиналы элементов, вносящихискажения.[4]

1.3. Расчет оконечного каскада.

1.3.1 Расчет каскада со сложением напряжений

Целесообразнейиспользовать схему каскада со сложением напряжений, так как значительно  снижаются потребляемая  мощность и величина питающего напряжения.Так же выбор каскада со сложением напряженийобусловлен большой полосой пропускания, по заданию от 10МГц до 250МГц, идостаточно большой выходной мощностью – 10 Вт.Привыборе другого каскада, резестивного или дроссельного, возникают проблемы с выборомтранзистора, тогда как каскад со сложением напряжений позволяет достичьзаданные требования.

Схема каскада по переменному току приведена нарисунке 1.1 [4].

<img src="/cache/referats/9454/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рисунок 1.2 Схема каскада со сложением напряжений

При условии:

<img src="/cache/referats/9454/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">                                                                             (1.1)

Напряжение, отдаваемоетранзистором каскада, равно входному, ток же, отдаваемый предыдущим каскадом,практически равен току нагрузки. Поэтому ощущаемое сопротивление нагрузки каскадаравно половине сопротивления <img src="/cache/referats/9454/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/9454/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/9454/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

1.3.2. Расчет рабочей точки, выбор транзистора.

Зададимся вопросом: чтолучше для данной схемы – включение сопротивления или дросселя в коллекторнуюцепь. Рассмотрим оба случая:

а) В цепи коллектораиспользуется сопротивление

Схема каскада приведена нарис. 1.3.

<img src="/cache/referats/9454/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

Рисунок1.3 Схема оконечного каскада по переменному току.

В резистивной схеме наиболее эффективно использоватьсопротивление в цепи коллектора равное сопротивлению нагрузки. Рассчитаем энергетическиепараметры схемы, приняв одинаковыми сопротивление нагрузки и коллектора:

Напряжение на выходе усилителя:

<img src="/cache/referats/9454/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1032">                                                                                       (1.1)

где P — мощность на выходеусилителя, Вт;

Rн– сопротивление нагрузки,Ом.

Тогда <img src="/cache/referats/9454/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1033">.

Выходной ток насопротивлении нагрузки:

<img src="/cache/referats/9454/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1034">,                                                                         (1.2)

Вданной схеме появитсяэквивалентное нагрузочноесопротивление, представляющее собой параллельное включение сопротивлений <img src="/cache/referats/9454/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> и <img src="/cache/referats/9454/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1036">

<img src="/cache/referats/9454/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

Тогда выходной ток будет таким:

<img src="/cache/referats/9454/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

где Rэквив– сопротивление цепи коллектора попеременному току, Ом.

Теперь можноопределить рабочую точку:

<img src="/cache/referats/9454/image027.gif" v:shapes="_x0000_s1026"><img src="/cache/referats/9454/image029.gif" v:shapes="_x0000_i1039">  где <img src="/cache/referats/9454/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1040">              (1.3)

<img src="/cache/referats/9454/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

Напряжениеисточника питания будет следующим:

<img src="/cache/referats/9454/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1042">                                     (1.4)

Видно, чтооно достаточно высокое.

Нагрузочныепрямые по постоянному и переменному току приведены нарис.1.4.

<img src="/cache/referats/9454/image036.gif" v:shapes="_x0000_s1029">                                            I, А

<img src="/cache/referats/9454/image037.gif" v:shapes="_x0000_s1031">                                 2.81

<img src="/cache/referats/9454/image038.gif" v:shapes="_x0000_s1030">                                  2.1

                                                              R~

<img src="/cache/referats/9454/image039.gif" v:shapes="_x0000_s1032"><img src="/cache/referats/9454/image040.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><img src="/cache/referats/9454/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1033">                                 1.4

                                                           R_

<img src="/cache/referats/9454/image042.gif" v:shapes="_x0000_s1028"><img src="/cache/referats/9454/image042.gif" v:shapes="_x0000_s1027">                                                                  18                           35.6                 53.2  U, В

Рисунок 1.4– Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Расчетпрямой по постоянному току производится по формуле:

<img src="/cache/referats/9454/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1043">                                                                                   (1.5)

Iк0=0:            Uкэ0=Еп=53.2 В,

Uкэ0=0:                   Iк0= Еп/ Rк=53.2/25=2.1 А.

Расчетпрямой по переменному току производится по формулам:

<img src="/cache/referats/9454/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1044">                 <img src="/cache/referats/9454/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1045">

<img src="/cache/referats/9454/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1046">                  <img src="/cache/referats/9454/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1047">

Найдемтак же расчетную мощность цепи и мощность потребления:

<img src="/cache/referats/9454/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1048">                                                                    (1.6)

<img src="/cache/referats/9454/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1049">                                                       (1.7)

б) В цепиколлектора используется дроссель

Схемакаскада приведена на рис.1.5.

<img src="/cache/referats/9454/image058.jpg" v:shapes="_x0000_i1050">

Рисунок 1.5 – Схема оконечного каскада по постоянному току.

Рассчитаемэнергетические параметры. Значения <img src="/cache/referats/9454/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1051"> не изменятся.

Эквивалентноенагрузочное сопротивление, возникшее в предыдущем пункте, здесь будет равносопротивлению нагрузки, т.к. <img src="/cache/referats/9454/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> заменил дроссель.Тогда выходной ток будет следующим:

<img src="/cache/referats/9454/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1053">

токв рабочей точке изменится:

<img src="/cache/referats/9454/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

Запишемзначения тока и напряжения в рабочей точке:

<img src="/cache/referats/9454/image067.gif" v:shapes="_x0000_s1035">Uкэ0=18В

Iк0=0.7А.

Напряжениеисточника питания:

Еп=Uкэ0=18В.

<img src="/cache/referats/9454/image068.gif" v:shapes="_x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063">Видно, чтонапряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные прямые по постоянному ипеременному току приведены на рис. 1.6.

                                        I, А

                              1.4                                  R_

                                         R~  

                              0.7

<img src="/cache/referats/9454/image069.gif" v:shapes="_x0000_s1036">


                                                               18                            34          U, В

Рисунок1.6 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Расчет прямой по постоянномутоку:

<img src="/cache/referats/9454/image071.gif" v:shapes="_x0000_i1055">

Расчет прямой по переменномутоку:

<img src="/cache/referats/9454/image073.gif" v:shapes="_x0000_i1056">        <img src="/cache/referats/9454/image075.gif" v:shapes="_x0000_i1057">

<img src="/cache/referats/9454/image077.gif" v:shapes="_x0000_i1058">       <img src="/cache/referats/9454/image079.gif" v:shapes="_x0000_i1059">

Найдем так же расчетнуюмощность цепи и мощность потребления:

<img src="/cache/referats/9454/image081.gif" v:shapes="_x0000_i1060">

<img src="/cache/referats/9454/image083.gif" v:shapes="_x0000_i1061">

Сведем результаты расчетов вотдельную таблицу и проведем сравнительный анализ двух схем.

Таблица 1.1 — Сравнительныйанализ схем

Параметр

<img src="/cache/referats/9454/image085.gif" v:shapes="_x0000_i1062">

<img src="/cache/referats/9454/image087.gif" v:shapes="_x0000_i1063">

<img src="/cache/referats/9454/image089.gif" v:shapes="_x0000_i1064">

<img src="/cache/referats/9454/image091.gif" v:shapes="_x0000_i1065">

<img src="/cache/referats/9454/image093.gif" v:shapes="_x0000_i1066">

Схема с <img src="/cache/referats/9454/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1067">

53.2 В

25.4 Вт

74.9 Вт

1.4 А

18 В

Схема без<img src="/cache/referats/9454/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1068">

18 В

12.6 Вт

12.6 Вт

0.7 А

18 В

Из таблицы следует, что дроссельный каскад потребляет в несколько разменьше, напряжение источника питания для него нужно небольшое, что выгодноотличает данную схему. В дальнейших расчетах она и будет использоваться.

Выбор транзистораосуществляется исходя из технического задания, по которому можно определитьпредельные электрические и частотные параметры требуемого транзистора. В данномслучае они составляют (с учетом запаса 20%):[6]

Iк доп > 1.2*Iк0=0.84 А

Uк доп> 1.2*Uкэ0=21.6 В                                                                     (1.8)

Ркдоп > 1.2*Pрасс=15.2 Вт

fт= (3-10)*fв=(3-10)*250 МГц.

Этим требованиям сдостаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 934В,справочные данные которого приведены ниже [7]:

Iк=2 А

Uкэ=60 В

Pк=30 Вт

Fт= 960 МГц.

<img src="/cache/referats/9454/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1069"> при <img src="/cache/referats/9454/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1070">

<img src="/cache/referats/9454/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1071">

<img src="/cache/referats/9454/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1072">

<img src="/cache/referats/9454/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1073">

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1.3.3. Расчет эквивалентных схем транзистора КТ934В.

<div v:shape="_x0000_s1045">

<img src="/cache/referats/9454/image106.jpg" v:shapes="_x0000_i1102">


а) Модель Джиаколетто.

Модель Джиаколеттопредставлена на рис.1.7.

Рисунок 1.7 — Эквивалентная схема Джиаколетто.

Необходимые для расчетасправочные данные:

<img src="/cache/referats/9454/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1074">

<img src="/cache/referats/9454/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

<img src="/cache/referats/9454/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1076">

Найдем при помощи постояннойвремени цепи обратной связи сопротивление базового перехода нашего транзистора:[5]

<img src="/cache/referats/9454/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1077">                                                                                                (1.9)

Из справочных данных мызнаем, что при <img src="/cache/referats/9454/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> <img src="/cache/referats/9454/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1079"><img src="/cache/referats/9454/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1080"> на 18В. Для того,чтобы свести параметры к одной системе воспользуемся формулой перехода:[1]

<img src="/cache/referats/9454/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1081">                                                                   (1.10)

в нашем случае:

<img src="/cache/referats/9454/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1082">

Теперь, знаявсе параметры, можно найти сопротивление:

<img src="/cache/referats/9454/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1083"><img src="/cache/referats/9454/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1084">

Найдемзначение коллекторной емкости в рабочей точке по той же формуле перехода:

<img src="/cache/referats/9454/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1085">

Найдемзначения оставшихся элементов схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1086">                                (1.11)

<img src="/cache/referats/9454/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> – паспортное значениестатического коэффициента передачи,

<img src="/cache/referats/9454/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1088"> – сопротивление эмиттеногоперехода транзистора

Тогда <img src="/cache/referats/9454/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1089">

Емкость эмиттерногоперехода: <img src="/cache/referats/9454/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1090"><img src="/cache/referats/9454/image142.gif" v:shapes="_x0000_i1091"> – типовое значениеграничной частоты коэффициента передачи тока, взятое из паспортных данныхтранзистора.[7]

Найдем оставшиеся параметрысхемы:

<img src="/cache/referats/9454/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1092">                                                                                            (1.12)

<img src="/cache/referats/9454/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1093">                                                                                            (1.13)

<img src="/cache/referats/9454/image148.gif" v:shapes="_x0000_i1094">                                                                                      (1.14)

б) Однонаправленная модель.[4]

Однонаправленная модельпредставлена на рис.1.8.

<img src="/cache/referats/9454/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1095">

Рисунок 1.8 — Однонаправленная модель.

Приопределении значений элементов высокочастотной модели воспользуемся паспортнымиданными транзистора:[7]

<img src="/cache/referats/9454/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1096">                                                                                  (1.15)

где <img src="/cache/referats/9454/image154.gif" v:shapes="_x0000_i1097"> – входноесопротивление, <img src="/cache/referats/9454/image156.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> – выходная емкость, <img src="/cache/referats/9454/image158.gif" v:shapes="_x0000_i1099"> – выходное сопротивление.Впаспортных данных значение индуктивности.[7]

<img src="/cache/referats/9454/image160.gif" v:shapes="_x0000_i1100">

где <img src="/cache/referats/9454/image162.gif" v:shapes="_x0000_i1101"> – индуктивностивыводов базы и эмиттера.

Врезультате получим:

<img src="/cache/referats/9454/image164.gif" v:shapes="_x0000_i1103">

<img src="/cache/referats/9454/image166.gif" v:shapes="_x0000_i1104">

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:14.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1.3.4. Расчет схемтермостабилизации транзистора КТ 934В.

Эмиттерная термостабилизацияприведена на рис.1.9.[8]

<img src="/cache/referats/9454/image168.jpg" v:shapes="_x0000_i1105">

Рисунок1.9 Схема эмитерной термостабилизации.

Расчетноминалов элементов осуществляется исходя из заданной рабочей точки. Напряжениена эмиттере должно быть не менее 3-5 В (в расчетах возьмем 3В), чтобы стабилизациябыла эффективной.

Рабочая точка:

<img src="/cache/referats/9454/image169.gif" v:shapes="_x0000_s1038">Uкэ0= 18В,

Iк0=0.7А.

Учтя это, получим:

<img src="/cache/referats/9454/image171.gif" v:shapes="_x0000_i1106"><img src="/cache/referats/9454/image173.gif" v:shapes="_x0000_i1107"><img src="/cache/referats/9454/image175.gif" v:shapes="_x0000_i1108"><img src="/cache/referats/9454/image177.gif" v:shapes="_x0000_i1109"> и <img src="/cache/referats/9454/image179.gif" v:shapes="_x0000_i1110">                                                              1.16)

Видно,что рассеиваемая мощность довольно велика.

Базовыйток будет в <img src="/cache/referats/9454/image181.gif" v:shapes="_x0000_i1111"> раз меньшеколлекторного тока:

<img src="/cache/referats/9454/image183.gif" v:shapes="_x0000_i1112">                                                                          (1.17)

а токбазового делителя на порядок больше базового:

<img src="/cache/referats/9454/image185.gif" v:shapes="_x0000_i1113">                                                                               (1.18)

Учтя то,что напряжение питания будет следующим:

<img src="/cache/referats/9454/image187.gif" v:shapes="_x0000_i1114">                                                                  (1.19)

найдемзначения сопротивлений, составляющих базовый делитель:

  <img src="/cache/referats/9454/image189.gif" v:shapes="_x0000_i1115">                               (1.20)

  <img src="/cache/referats/9454/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1116">                                                          (1.21)

Схема активной коллекторнойтермостабилизации усилительного каскада приведена на рис.1.10.

<img src="/cache/referats/9454/image193.jpg" v:shapes="_x0000_i1117">

Рисунок1.10 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве управляемого активного сопротивлениявыбран транзистор КТ361А со средним коэффициентом передачи тока базы 50.[9]Напряжение на

 сопротивлении цепи коллектора по постоянномутоку должно быть больше 1 В или равным ему, что и применяется в данной схеме [4].

Энергетическийрасчет схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1118">                                        (1.22)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

  <img src="/cache/referats/9454/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1119">                                                               (1.23)

Видно, что мощность рассеивания на отдельномрезисторе уменьшилась в три раза по сравнению с предыдущей схемой.Рассчитаем номиналы схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image199.gif" v:shapes="_x0000_i1120">                                          (1.24)

Номиналы реактивных элементов выбираются исходя изнеравенств:

<img src="/cache/referats/9454/image201.gif" v:shapes="_x0000_i1121">                                                                                            (1.25)

Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

L=30 мкГн (Rн=25 Ом) и Сбл=0.1мкФ  (fн=10 МГц).

Схемапассивной коллекторной термостабилизации приведена на рис. 1.11[8]

<div v:shape="_x0000_s1041">

<img src="/cache/referats/9454/image203.jpg" v:shapes="_x0000_i1127">


Рисунок 1.11 – Схемапассивной коллекторной термостабилизации.

В данной схеменапряжение на коллекторе должно изменяться в пределах от 5 до 10 В. Возьмемсреднее значение– 7В.

Произведем энергетический расчет схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image205.gif" v:shapes="_x0000_i1122">                                                                (1.26)

Мощность,рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

<img src="/cache/referats/9454/image207.gif" v:shapes="_x0000_i1123">                                                                  (1.27)

Видно, что при использованииданной схемы мощность будет максимальна.

Рассчитаемноминалы схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image209.gif" v:shapes="_x0000_i1124">                                                   (1.28)

Сравнив эти схемы видно, что и с энергетической, и спрактической точки зрения  болееэффективно использовать активную коллекторную термостабилизацию, которая и будетиспользоваться далее.

1.3.5. Расчет выходной корректирующей цепи.

В рассматриваемом выше усилительном каскадерасширение полосы пропускания было связано по принципу последовательногосоединения корректирующих цепей (КЦ) и усилительных элементов [10].

Пример построения такойсхемы усилителя по переменному току приведен на рисунке 1.12.

<img src="/cache/referats/9454/image211.jpg" v:shapes="_x0000_i1125">

Рисунок1.12Схема усилителя с корректирующими цепями

При этом расчеты входных,выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием эквивалентной схемызамещения транзистора приведенной на рисунке 1.8. Из теории усилителей известно[11], что для получения максимальной выходной мощности в заданной полосечастот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки, для внутреннегогенератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазонечастот. Это можно реализовать, включив выходную емкость транзистора (см. рисунок1.8) в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включениявыходной КЦ приведена на рисунке 1.13.

<img src="/cache/referats/9454/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1126">

Рисунок1.13Схема выходнойкорректирующей цепи

От выходного каскада усилителя требуется получение максимально возможнойвыходной мощности в заданной полосе частот [12]. Это достигается путем реализации ощущаемого сопротивлениянагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине вовсем рабочем диапазоне частот. Одна из возможных реализаций — включениевыходной емкости транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качествевыходной КЦ. Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающеймаксимальное согласование в требуемой полосе частот.

По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 1.3.3)найдем параметр b3,чтобы применить таблицу коэффициентов [13]:

<img src="/cache/referats/9454/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1128">                     (1.29)

Из таблицыполучим 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,     <img src="/cache/referats/9454/image217.gif" v:shapes="_x0000_i1129">

Разнормируемпараметры и найдем номиналы элементов схемы:

<img src="/cache/referats/9454/image219.gif" v:shapes="_x0000_i1130">                                                          (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.

<img src="/cache/referats/9454/image221.gif" v:shapes="_x0000_i1131">

где  <img src="/cache/referats/9454/image223.gif" v:shapes="_x0000_i1132">

<img src="/cache/referats/9454/image225.gif" v:shapes="_x0000_i1133">

<img src="/cache/referats/9454/image227.gif" v:shapes="_x0000_i1134">

<img src="/cache/referats/9454/image229.gif" v:shapes="_x0000_i1135">

<img src="/cache/referats/9454/image231.gif" v:shapes="_x0000_i1136">

<img src="/cache/referats/9454/image233.gif" v:shapes="_x0000_i1137">

Оптимальная по Брауде АЧХкаскада реализуется при расчете <img src="/cache/referats/9454/image235.gif" v:shapes="_x0000_i1138"><img src="/cache/referats/9454/image237.gif" v:shapes="_x0000_i1139"> по формулам [4]:

<img src="/cache/referats/9454/image239.gif" v:shapes="_x0000_i1140">                                                                                   (1.31)

<img src="/cache/referats/9454/image241.gif" v:shapes="_x0000_i1141">                                                                             (1.32)

а значение <img src="/cache/referats/9454/image243.gif" v:shapes="_x0000_i1142"> определяется изсоотношения:

<img src="/cache/referats/9454/image245.gif" v:shapes="_x0000_i1143">.                               (1.33)

Рассчитать <img src="/cache/referats/9454/image243.gif" v:shapes="_x0000_i1144"><img src="/cache/referats/9454/image235.gif" v:shapes="_x0000_i1145"><img src="/cache/referats/9454/image237.gif" v:shapes="_x0000_i1146"> каскада со сложениемнапряжений приведенного на рисунке 1.1, при использовании тр

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике