Усилитель потужності широкосмугового локатора

Міністерство Освіти Російської Федерации.

Томський державний університет системам управління і радиоэлекроники.

(ТУСУР).

Кафедра радіоелектроніки та цивільного захисту информации (РЗИ).

Підсилювач потужності широкосмугового локатора.

Пояснювальна записка до курсової роботу з дисципліни «Схемотехника аналогових устройств».

Студент гр.148−3.

Уткін А.Н.

Руководитель.

Доцент каф. РЗИ.

Титов А.А.

Томськ 2001.

Реферат.

Курсова робота 39 з., 13 рис., 2 табл., 7 источников.

Підсилювач потужності, вихідна коригувальна ланцюг, межкаскадная коригувальна ланцюг, робоча точка, вибір транзистора, схеми термостабилизации, методика Фано, односпрямована модель транзистора, еквівалентна схема Джиаколетто, нагрузочные прямі, дроссельный каскад.

Об'єктом дослідження є підсилювач потужності нелінійного локатора.

У цьому курсової роботі розглядаються умови вибору транзистора, методи розрахунку підсилюючих каскадів, коригувальних ланцюгів, ланцюгів термостабилизации.

Мета роботи — придбати навички розрахунку транзисторних підсилювачів мощности.

Через війну роботи був расчитан широкосмуговий підсилювач потужності, котрі можуть використовуватися в широкосмугової локації на дослідження проходження радіохвиль у різних средах.

Курсова робота виконано текстовому редакторі Microsoft World 97 і представлена на дискеті 3,5″.

Технічне задание.

Підсилювач повинен відповідати наступним вимогам: 1 Робоча смуга частот: 50−500 МГц 2 Допустимі частотні спотворення у сфері нижніх частот трохи більше 3 дБ у сфері верхніх частот трохи більше 3 дБ 3 Коефіцієнт посилення 20 дБ 4 Вихідна потужність P=0.5 Вт 5 Діапазон робочих температур: від +10 до +50 градусів Цельсія 6 Опір джерела сигналу і навантаження Rг=Rн=50 Ом.

1 Запровадження… .5.

2 Визначення числа каскадов…6.

3 Розподіл спотворень на високих частотах…6 4 Розрахунок кінцевого каскада…6 4.1 Розрахунок робочої точки…6 4.1.1 Розрахунок робочої точки під час використання Rк=Rн…7 4.1.2 Розрахунок робочої точки для дроссельного каскада…9 4.2 Вибір транзистора кінцевого каскаду …10 4.3 Розрахунок еквівалентній схеми транзистора …11 4.4 Розрахунок ланцюгів харчування і термостабилизации…13 4.4 1 Эмиттерная термостабилизация…13 4.4.2 Колекторна пасивна термостабилизация…14 4.4.3 Колекторна активна термостабилизация…15 4.5 Розрахунок елементів високочастотної коррекции…17 4.5.1 Розрахунок вихідний коригуючою цепи…17 4.5.2 Розрахунок межкаскадной коригуючою цепи…20 5 Розрахунок попереднього каскада…24 6 Розрахунок вхідного каскада…27 7 Розрахунок дросселей, розділювальних і блокировочных конденсаторов…31 8 Заключение…35 9 Литература…39.

1 Введение.

У цьому курсової роботі расчитывается підсилювач широкосмугового локатора, котрі можуть використовуватися в дослідженнях проходження радіохвиль у різних середовищах, зокрема проходження різних довжин хвиль в міських умовах, дослідження впливу радіохвиль на микроорганизмы.

Та оскільки коефіцієнт посилення транзистора на високих частотах становить одиниці раз, то, при створенні підсилювача необхідно застосовувати коригувальні ланцюга, щоб забезпечити максимально можливий коефіцієнт посилення кожного каскаду підсилювача в заданої смузі частот. Для нейтралізації впливу вихідний ємності вихідного транзистора до рівня вихідний потужності підсилювача, запропоновано використовувати вихідну коригувальну ланцюг, розраховану за методикою Фано. З з підвищення коефіцієнта корисної дії підсилювача, доцільно застосування активної коллекторной термостабилизации.

2 Визначення числа каскадов.

При розрахунку підсилювачів відразу ж визначають кількість каскадів [1,2]. Кількість каскадів визначається за коефіцієнтом посилення, який визначається технічним завданням (тз). І тому вибирається коефіцієнт посилення на одне каскаду. Потім коефіцієнт посилення підсилювача ділиться на коефіцієнт посилення одного каскада.

У цьому мені завданні коефіцієнт посилення підсилювача 20дб. Я задався коефіцієнтом посилення одного каскаду близько 6дб. Так число каскадів має бути цілим, тоді після обчислень виходить, що підсилювача входитиме 3 каскаду і кожен каскад припадатиме по 6.67дб усиления:

[pic].

3 Розподіл спотворень на високих частотах.

На високих частотах в підсилювачі виникають нелинейные спотворення внаслідок нелінійності його елементів, що зумовлює відхилення амплитудночастотною характеристики.

За асиметричного розподілу спотворень на високих частотах визначаються спотворення що припадають за кожен каскад усилителя[1,2].

І тому допустимі частотні спотворення, зумовлені завданням, діляться на число каскадів усилителя.

За завданням допустимі частотні спотворення на високих частотах рівні 3дб. У підсилювач входить 3 каскаду. Тоді за кожен каскад буде припадати по 1дб искажений.

4 Розрахунок кінцевого каскада.

4.1 Розрахунок робочої точки.

Робочої точкою називається струм чи напруга на транзисторі при відсутності вхідного сигнала.

Робоча точка расчитывается по заданої потужності Рвых чи вихідному напрузі Uвых. Але найчастіше дається потужність, якими можна знайти вихідний напруга (амплітуду) з співвідношення [1,2]:

[pic].

(4.1).

[pic].

(4.2).

Тоді амплітуда вихідного напруги буде равна:

[pic].

По відомому опору навантаження і вихідному напрузі можна знайти струм в нагрузке:

[pic].

(4.3).

Через війну струм равен:

[pic].

4.1.1 Розрахунок робочої точки для реостатного каскада.

Щоб знайти струм у робітничій точці, треба знати струм не вдома каскада:

[pic] (4.4).

Опору Rк і Rн обрані рівними, то рівні й струми, які відбуваються через них:

[pic].

(4.5) Тоді получим:

[pic] Схема для даного випадку зображено малюнку (4.1). Координати робочої точки перебувають розслідування щодо выражениям:

[pic].

(4.6).

[pic].

(4.7) Тут Uост початкова напруга нелінійного ділянки вихідних характеристик транзистора, береться від 2 В до 3 В. Після підстановки в висловлювання (4.6, 4.7) получится:

[pic].

[pic].

Малюнок 4.1.

Напруга джерела харчування для схеми становитиме суму падінь напруг на опір Rк і транзисторе:

[pic].

(4.8) де [pic].

[pic] - напруження як у робочої точке Выражение (4.8) називається нагрузочной прямий по постійному току. У межах цієї прямий змінюватиметься робоча точка.

Щоб провести пряму, досить знати дві точки:

[pic].

У сигнальному режимі будується нагрузочная пряма по перемінному току:

[pic].

(4.9).

[pic].

(4.10) Для спрощення розрахунків беруть [pic] [pic] Після підстановки получается:

[pic] На малюнку (4.2) зображений вид навантажувальних прямих по постійному і перемінному токам.

[pic].

Малюнок 4.2 — Нагрузочные прямые.

Потужності рассеиваемая на транзисторі і споживана каскадом визначаються по выражениям:

[pic].

(4.11).

[pic].

(4.12).

Соответственно потужності будуть равны:

[pic].

4.1.2 Розрахунок робочої точки для дроссельного каскада.

На відміну від попереднього каскаду дроссельный має замість опору Rк дросель Lдр, котрий за постійному току має опір близький до нулю, а, по перемінному — набагато більше опору нагрузки.

Поклавши вихідний напруга тим самим (Uвых=7.71В).

[pic].

Малюнок 4.3- Дроссельный каскад Расчет робочої точки проводиться у разі тим самим выражениям, що у попереднього каскаду (4.6, 4.7), але вихідний струм каскаду дорівнюватиме току нагрузки:

[pic] Тоді робоча крапку мати такі координаты:

[pic].

Оскільки дросель по постійному току є короткозамкнутым провідником, ту напругу харчування буде рівним падіння напруги на транзисторі, тобто Еп=Uкэо=10.71 В.

Нагрузочная пряма по перемінному току описується выражением:

[pic].

(4.13) Для спрощення тут [pic]Тогда зміна напруги на транзисторі буде равно:

[pic].

Вигляд навантажувальних прямих зображений малюнку (4.4).

[pic].

Малюнок 4.4- Нагрузочные прямі для дроссельного каскаду Споживана потужність каскадом і рассеиваемая на транзисторі аналогічно визначається виразами (4.11, 4.12). Через війну получается:

[pic] Очевидно, що потужність розсіювання дорівнює потребляемой.

Порівнюючи енергетичні характеристики двох каскадів, можна зробити висновок, краще взяти дроссельный каскад, оскільки вона має найменше споживання, напруга харчування і ток.

4.2 Вибір транзистора кінцевого каскада.

Вибір транзистора здійснюється за наступним граничним параметрами: — граничний припустимий струм коллектора[pic]; - гранично дозволене напруга коллектор-эмиттер [pic]; - гранична потужність, рассеиваемая на коллекторе[pic]. — гранична частота посилення транзистора по току у схемі з ОЕ [pic].

Цим вимогам задовольняє транзистор КТ939А [3]. Основні технічні характеристики цього транзистора наводяться ниже.

Електричні параметри: -гранична частота коефіцієнта передачі струму у схемі з ОЕ [pic]МГц; -стала часу ланцюга зворотний зв’язок при [pic]В [pic]пс; -индуктивность базового виведення [pic]; -индуктивность эмиттерного виведення [pic]; -статичний коефіцієнт передачі струму у схемі з ОЕ [pic]; -ємність коллекторного переходу при [pic] У [pic]пФ.

Граничні експлуатаційні дані: -постійна напруга коллектор-эмиттер [pic]В; -постійний струм колектора [pic]мА; -стала рассеиваемая потужність колектора при Тк=298К [pic] Вт; -температура переходу [pic]К.

4.3 Розрахунок еквівалентній схеми транзистора.

Оскільки робочі частоти підсилювача більше частоты[pic], то вхідні ёмкость нічого очікувати проводити характер вхідного опору транзистора на високих частотах, а впливатиме индуктивность висновків транзистора. Ёмкость можна вилучити з еквівалентній схеми, а индуктивность залишити. Еквівалентна односпрямована модель представлена малюнку (4.5). Опис такий моделі можна знайти у [4].

[pic].

Малюнок 4.5 — Односпрямована модель транзистора.

[pic].

Малюнок 4.6 — Схема Джиаколетто.

Параметри еквівалентній схеми не дано у довіднику, але де вони збігаються з параметрами схеми транзистора, запропонованої Джиаколетто [1,4] (рис. 4.6).

Вхідні индуктивность:

[pic].

(4.14).

[pic]-индуктивности висновків бази й эмиттера.

Вхідний сопротивление:

[pic],.

(4.15) де [pic], причому [pic],.

[pic]- напруга, у якому измерялось.

[pic] - береться з справочника.

Крутість транзистора:

[pic],.

(4.16) где.

[pic].

[pic]- струм у робітничій точці в милиамперах.

Вихідний сопротивление:

[pic].

(4.17).

Вихідна ёмкость:

[pic]. (4.18).

Тоді, у відповідність до цими формулами виходять такі значення елементів еквівалентній схемы:

[pic] [pic]Ом [pic]А/В [pic] [pic] Ом [pic] Ом [pic].

4.4 Розрахунок ланцюгів термостабилизации.

Є кілька видів схем термостабилизации[5,6]. Використання цих схем залежить від потужності каскаду й виконання вимог до термостабильности. У цій роботі розглянуті такі схеми термостабилизации: эмиттерная, пасивна колекторна, активна коллекторная.

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация.

Розглянемо эмиттерную термостабилизацию, схема якої приведено на малюнку (4.7). Метод розрахунку і грунтовного аналізу эмиттерной термостабилизации докладно описаний в [5,6].

[pic].

Малюнок 4.7 — Схема эмиттерной термостабилизации.

При розрахунку елементів схеми вибирається падіння напруги Uэ на опір Rэ (в інтервалі 2−5В), расчитываются струм дільника [pic], напруга питания[pic], опору [pic]. Оскільки взятий дроссельный каскад, то координати робочої точки рівні Uкэо=10.71 В і Iко=0.154А.

Вибрано напруга Uэ=3 В.

Струм базового дільника перебувають розслідування щодо выражению:

[pic].

(4.19) де [pic].

Опору [pic] визначаються выражениями:

[pic];

(4.20).

[pic];

(4.21).

[pic].

(4.22).

Напруга харчування [pic]:

[pic].

(4.23).

Після підстановки виходять такі результаты:

[pic]Ом [pic] [pic].

[pic] Ом.

[pic] Ом.

Рассеиваемая потужність на Rэ:

[pic].

(4.24) Тоді потужність Pэ равна:

[pic].

4.4.2 Колекторна пасивна термостабилизация.

Цей вид термостабилизации [5,6] застосовується у малопотужних каскадах і менш ефективний, ніж дві інші, оскільки напруга негативною зворотний зв’язок, що регулює струм через транзистор подається на базу. Розрахунок починають із те, що вибирається напруга Urк в інтервалі 5−10 В. Потім расчитываются напруга харчування, струм бази Iб, опору Rб і Rк по выражениям:

[pic].

(4.25).

[pic].

Малюнок 4.8 — Схема коллекторной пасивної термостабилизации.

[pic] (4.26).

[pic].

(4.27).

[pic].

(4.28) Результатом підстановки будет:

[pic]Ом.

[pic].

[pic].

[pic] Ом Напруга Еп=Uкэо, тому що за постійному струмі Urк одно нулю.

Рассеиваемая потужність за такої термостабилизации перебувають розслідування щодо формуле:

[pic] (4.29) Тоді получится:

[pic].

4.4.3 Колекторна активна термостабилизация.

У активної коллекторной термостабилизации використовується додатковий транзистор, який управляє роботою основного транзистора. Ця схема застосовується у потужних каскадах, де потрібно високий ККД. Її письмо речей та розрахунок можна знайти у [5,6].

[pic].

Малюнок 4.9 — Схема активної коллекторной термостабилизации.

Спочатку, при розрахунку вибирається транзистор VT1. Як VT1 обраний КТ361А [3]. Основні технічні параметри наведено ниже.

Електричні параметри: -статичний коефіцієнт передачі струму у схемі з ОЕ [pic]; -ємність коллекторного переходу при [pic] У [pic]пФ.

Граничні експлуатаційні дані: -постійна напруга коллектор-эмиттер [pic]В; -постійний струм колектора [pic]мА; -стала рассеиваемая потужність колектора при Тк=298К [pic]Вт;

Після цього вибирається падіння напруги на резисторе [pic] з умови [pic](пусть [pic]В), потім виробляється розрахунок по выражениям:

[pic];

(4.30).

[pic]; (4.31).

[pic];

(4.32).

[pic];

(4.33).

[pic],.

(4.34).

[pic];

(4.35).

[pic];

(4.36).

[pic] (4.37).

[pic].

(4.38).

Після підстановки отримуємо такі значення: [pic] Ом [pic]А [pic] [pic] Ом [pic] [pic] [pic]Ом [pic] [pic]Ом.

Рассеиваемая потужність на опір R4 визначається по выражению:

[pic].

(4.39) Після підстановки имеем:

[pic] Через війну, якщо взяти все три виду схем термостабилизации, то видно, краще взяти активну коллекторную, оскільки він економічніша. До того ж, у високочастотних транзисторів на високої частоті эмиттер заземлен, тому эмиттерная термостабилизация не используется.

4.5 Розрахунок елементів високочастотної коррекции.

4.5.1 Розрахунок вихідний коригуючою цепи.

З теорії підсилювачів відомо [1,6], що з отримання максимальної вихідний потужності заданої смузі частот необхідно реалізувати ощущаемое опір навантаження для внутрішнього генератора транзистора, однакову постійної величині в усьому робочому діапазоні частот. Цього домагаються включенням вихідний ємності транзистора (див. малюнок 4.10) в фільтр нижніх частот, вживаний у ролі вихідний коригуючої ланцюга (ВКЦ). Схема включення ВКЦ приведено малюнку (4.10).

[pic].

Малюнок 4.10 — Схема вихідний коригуючою цепи.

Працюючи підсилювача без ВКЦ модуль коефіцієнта відображення |[pic]| ощущаемого опору навантаження внутрішнього генератора транзистора равен.

|[pic]|=[pic], (4.40) а зменшення вихідний потужності щодо максимального значення, обумовлене наявністю Cвых, составляет:

[pic], (4.41) де [pic] - максимальне значення вихідний потужності на частоті [pic] за умови рівності нулю [pic];

[pic] - максимальне значення вихідний потужності на частоті [pic] за наявності [pic].

Методика Фано [6] дозволяє при заданої величині [pic] і [pic] підсилювача в такий спосіб розрахувати елементи ВКЦ [pic] и[pic], що максимальне значення модуля коефіцієнта відображення [pic]в смузі частот від нуля до [pic] мінімально возможно.

Знайдемо [pic] - вихідна ємність транзистора нормована щодо [pic] і [pic] [6,7]:

[pic].

(4.42).

[pic].

[pic].

Малюнок 4.11 — Схема каскаду з ВКЦ

Тепер, відповідно до методики Фано, за таблицею, приведённой в [7], знайдемо найближче до розрахованим значення [pic] і виберемо відповідні йому нормовані величини елементів ВКЦ [pic] і [pic], і навіть [pic]-коэффициент, визначальний величину ощущаемого опору навантаження [pic] і модуль коефіцієнта відображення [pic]:

[pic].

Знайдемо істинні значення елементів по формулам:

[pic];

(4.43).

[pic];

(4.44).

[pic].

(4.45).

Через війну получится:

[pic]нГн;

[pic]пФ;

[pic]Ом.

4.5.2 Розрахунок межкаскадной коригуючою цепи.

Є багато межкаскадных коригувальних ланцюгів для корекції АЧХ, але оскільки расчитывается широкосмуговий підсилювач, то потрібна коригувальна ланцюг, яка забезпечувала б необхідну нерівномірність АЧХ на широкої смузі частот. Цьому вимозі відповідає межкаскадная коригувальна ланцюг (МКЦ) третього порядку. Опис ланцюга можна знайти у [6,7].

Схема каскаду по перемінному току приведено малюнку (4.12) .

[pic].

Малюнок 4.12 — Каскад з межкаскадной коригуючою ланцюгом третього порядка.

Використовуючи схему заміщення транзистора наведену малюнку (4.5), схему (малюнок 4.12) можна як еквівалентній схеми, наведеної малюнку (4.13).

[pic].

Малюнок 4.13 — Еквівалентна схема каскада.

При розрахунку ланцюга перебувають нормовані значения[pic] і [pic] щодо [pic] Т1 і [pic] по выражениям:

[pic]=[pic],.

(4.46).

[pic]=[pic].

(4.47).

Потім обираються нормовані значення її елементів з таблиці, з необхідної нерівномірності АЧХ на каскад. Слід врахувати, що елементи, приведені в таблиці, формують АЧХ буде в діапазоні частот від 0 до [pic]. За відомими коефіцієнтам [pic], [pic], [pic], які нелінійно залежить від елементів схеми і є коефіцієнтами полинома функції передачі каскаду на транзисторі Т2[6,7]:

[pic], (4.48) где[pic] - коефіцієнт посилення каскада.

[pic]- коефіцієнт посилення за проектною потужністю як двостороннього согласования рассчитываются нормовані значення [pic], [pic], [pic] по формулам [6,7]:

[pic] (4.49) де [pic];

[pic];

[pic];

[pic];

[pic];

[pic];

[pic];

[pic],.

[pic],.

[pic]= - нормовані значення [pic], [pic], [pic]. Після расчета[pic], [pic][pic], [pic] виробляється разнормировка для перебування істинних значень елементів по выражениям:

[pic], [pic], [pic]. (4.50).

У сфері нижніх частот АЧХ вирівнюється резистором [pic], який розраховується за формуле:

[pic].

(4.51).

Як транзистора попереднього каскаду я вибрав КТ939А (його основні характеристики в п. 4.2), який виконуватиме роль транзистора Т1 малюнку (4.13). Тоді елементи, які стоять справа і ліворуч МКЦ, будуть равны:

[pic].

[pic].

Оскільки кожен із трьох каскадів доводиться нерівномірність АЧХ по одному децибеллу, то коефіцієнти [pic], [pic], [pic] дорівнюватимуть соответственно:

[pic].

Знайдемо нормовані значення [pic], [pic], [pic] щодо [pic] Т1 і [pic] виразами (4.49):

[pic],.

[pic],.

[pic]= [pic] Після цього знайдемо все коефіцієнти для висловів (4.49): [pic][pic] [pic][pic][pic][pic][pic] У результаті вийдуть нормовані значення [pic], [pic], [pic]: [pic][pic][pic].

Після разнормировки [pic] з допомогою висловів (4.50) істинні значення матимуть вид:

[pic].

Коефіцієнт посилення за проектною потужністю як двостороннього согласования:

[pic] Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі Т2 буде равен:

[pic] чи децибеллах.

[pic].

Сопротиление R1 за такою формулою (4.51) виходить равным:

[pic]Ом.

5 Розрахунок попереднього каскада.

Розрахунок предваритетельного каскаду аналогічний розрахунку кінцевого. Але лише робоча точка транзистора предваритетельного каскаду перебуває з умов праці кінцевого каскада.

З метою зменшення кількості джерел харчування доцільно взяти робочу точку транзистора предваритетельного каскаду рівної робочої точці транзистора кінцевого каскаду, тобто Uкэо=10.71 В.

Бігом у робітничій точке[pic] транзистора предваритетельного каскаду є струм [pic]в робочої точці транзистора кінцевого каскаду поділений на коефіцієнт передачі каскада[pic]:

[pic] (5.1) Тоді струм у робітничій точці транзистора предваритетельного каскаду равен:

[pic].

Після визначення робочої точки вибирається транзистор за тими самими самим критеріям, що розглянуті в (п. 4.2). Вибрано транзистор КТ939А [3], так як він задовольняє наведеним вимогам. Основні технічні характеристики цього транзистора було наведено вище (див. п. 4.2).

У результаті индентичности параметрів транзистора для односпрямованої моделі (див. рис. 4.5) з параметрів, расчитанные по формулам (4.14 — 4.16), зміняться лише опір [pic]и крутість транзистора [pic]потому, що змінилося струм у робітничій точці, що входить у склад висловлювання опору эмиттера. Через війну параметри односпрямованої моделі будуть следующие:

[pic].

[pic]Ом.

[pic]А/В.

[pic].

[pic] Ом.

[pic] Ом.

[pic].

Для даного каскаду, як й у кінцевого, зручніше взяти ланцюг активної термостабилизации у зв’язку з особливістю роботи транзистора КТ939А. У ролі допоміжного транзистора ланцюга термостабилизации взятий хоча б самий (КТ361А, див. п. 4.4.3), падіння напруги на резисторе [pic]я вибрав тим самим ([pic]В). Після розрахунку по формулам (4.30−4.39) виходять такі значения:

[pic] Ом.

[pic]А.

[pic].

[pic] Ом.

[pic].

[pic].

[pic] Ом.

[pic].

[pic]Ом Рассеиваемая потужність на опір R4: [pic].

Перед розрахунком межкаскадной коригуючої ланцюга зручно взяти МКЦ третього порядку, оскільки він забезпечує хорошу корекцію АЧХ на заданої смузі частот. Для вхідного каскаду був обраний транзистор КТ996А (див. п.6), який виконувати роль транзистора Т1 малюнку (4.13). Тоді элементы[pic] [pic]будут равны:

[pic].

[pic].

Оскільки каскад доводиться нерівномірність АЧХ до одного децибелл, то коефіцієнти [pic], [pic], [pic] залишаться прежними:

[pic].

Нормовані значення [pic], [pic], [pic] щодо [pic] Т1 і [pic] виразами (4.49) будуть равны:

[pic],.

[pic],.

[pic]= [pic] Після цього типу перебувають коефіцієнти для висловів (4.49): [pic][pic][pic] [pic][pic][pic] [pic] Через війну вийдуть нормовані значення [pic], [pic], [pic]: [pic][pic][pic].

Разнормируем [pic] з допомогою висловів (4.50), тоді істинні значення матимуть вид:

[pic].

Коефіцієнт посилення за проектною потужністю як двостороннього согласования:

[pic] Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі Т2 буде равен:

[pic] а децибеллах.

[pic].

Сопротиление R1 перебувають розслідування щодо формулі (4.51), де серед нагрузочного опору Rн виступає паралельне з'єднання вихідного опору транзистора і активної опору межкаскадной коригуючою ланцюга кінцевого каскаду. Опір R1 вийшло равным:

[pic]кОм.

6 Розрахунок вхідного каскада.

При розрахунку вхідного каскаду робоча точка транзистора перебуває з робочої точки транзистора предоконечного каскада.

Для зменшення кількості джерел харчування робоча точка транзистора вхідного каскаду узята рівної робочої точці транзистора предоконечного каскаду (Uкэо=10.71В). Струм у робітничій точці [pic]транзистора вхідного каскаду дорівнює [pic]току в робочої точці транзистора предоконечного каскаду поділений на коефіцієнт передачі каскаду [pic]:

[pic] (6.1) Тоді струм у робітничій точці транзистора вхідного каскаду равен:

[pic].

Після визначення робочої точки вибирається транзистор за тими самими самим критеріям, що розглянуті в п. 4.2. Був обраний транзистор КТ996А [3], так як він задовольняє наведеним вимогам. Основні технічні характеристики цього транзистора було наведено ниже.

Електричні параметри: -гранична частота коефіцієнта передачі струму у схемі з ОЕ [pic]МГц; -статичний коефіцієнт передачі струму у схемі з ОЕ [pic]; -ємність коллекторного переходу при [pic] У [pic]пФ.

Граничні експлуатаційні дані: -постійна напруга коллектор-эмиттер [pic]В; -постійний струм колектора [pic]мА; -стала рассеиваемая потужність колектора [pic] Вт; -температура переходу [pic]С.

Односпрямована модель транзистора вхідного каскаду (див. рис. 4.5) расчитывается по формулам (4.14 — 4.16). У довідкових даних відсутні відомості про вхідний індуктивності, що його беруть рівної половині вхідний індуктивності найближчого аналога, яким є транзистор КТ939А Через війну параметри односпрямованої моделі следующие:

[pic].

[pic]Ом.

[pic]А/В.

[pic] Ом.

[pic] Ом.

[pic].

За відсутності постійної часу ланцюга зворотний зв’язок опір бази як і беруть рівним опору бази аналога (КТ939А).

Хоча це й для предоконечного каскаду, зручніше взяти ланцюг активної коллекторной термостабилизации, оскільки він має кращі характеристики.

Як допоміжного транзистора ланцюга термостабилизации обраний КТ361А, падіння напруги на резисторе [pic]выбрано тим самим ([pic]В). Після підстановки в формули (4.30−4.39) виходять такі значення: [pic] Ом [pic]А [pic] [pic] Ом [pic] [pic] [pic] Ом [pic] [pic]Ом У цьому рассеиваемая потужність на опір R4 равна:

[pic].

Перед розрахунком межкаскадной коригуючою ланцюга обрано МКЦ третього порядку, оскільки він крім хорошою корекції АЧХ на заданої смузі частот забезпечує узгодження каскада.

Оскільки перед вхідним каскадом перебуває джерело сигнала. Тогда елементи, оточуючі МКЦ, будут равны:

[pic].

[pic] На каскад доводиться нерівномірність АЧХ до одного децибелл, то коефіцієнти [pic], [pic], [pic] залишаться прежними:

[pic].

Нормовані значення [pic], [pic], [pic] щодо [pic] і опору генератора виразами (4.49) будуть равны.

[pic],.

[pic],.

[pic]= [pic].

Коефіцієнти для висловів (4.49) рівні [pic][pic][pic][pic][pic][pic] [pic] Нормовані значення [pic], [pic], [pic] рівні: [pic] [pic] [pic].

Разнормируем значення [pic], [pic], [pic] з допомогою висловів 4.50, тоді істинні значення матимуть вид:

[pic] Коефіцієнт посилення за проектною потужністю як двостороннього согласования:

[pic] Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі буде равен:

[pic] а децибеллах.

[pic].

Сопротиление R1 перебувають розслідування щодо формулі (4.51), де серед нагрузочного опору Rн виступає паралельне з'єднання вихідного опору транзистора і активної опору межкаскадной коригуючою ланцюга предоконечного каскаду. Опір R1 вийшло равным:

[pic]кОм Аналізуючи все три каскаду, можна сказати, що це загальний коефіцієнт посилення підсилювача буде равен:

[pic].

7 Розрахунок дросселей, блокировочных і розділювальних конденсаторов.

У схемою активної коллекторной термостабилизации дросель потрібен для здобуття права збільшити опір галузі, до якої він підключений, до вихідного опору транзистора; забезпечити перебіг всієї перемінної складової струму на додачу з нижньої частоти заданого частотного діапазону. Через війну, дросель вибирається з умови [1,2]:

[pic] (7.1) или.

[pic] (7.2) де [pic]- нижня кругова частота частотного диапазона.

[pic] - вихідний опір транзистора Дроселі расчитанные за такою формулою (7.2) для вхідного, попереднього каскадів будуть равны:

[pic] Для кінцевого каскаду дросель потрібно розраховувати по опору навантаження, бо вона вносить більший вплив. Тоді получим:

[pic] У схемою підсилювача на вході і виході кожного каскаду ставиться розділовий конденсатор, потрібного щоб забезпечити перебіг перемінного й перешкоджати перебігові постійного струмів, а інакше змінювалася б робоча точка транзистора.

Оскільки спотворення на низьких частотах переважно визначаються разделительной ємністю, то спотворення [pic] що припадають однією ємність рівні відношенню спотворень на нижніх частотах на число ємностей N підсилювача. У результаті спотворення що припадають однією ємність равны:

[pic].

Для розрахунку ємності треба її спотворення перекласти на разы.

[pic] Розрахунок ємності проводиться у разі формулі [1,2]:

[pic] (7.3).

где [pic]- нижня частота.

[pic]- опір, що стоїть зліва емкости.

[pic]- опір, що стоїть праворуч від емкости.

[pic]нормированные спотворення в разах Відтак після підстановки получится:

[pic].

Через те, що на високих частотах транзистори стають інерційними, певний частоті відбувається набіг фази на 360 градусів. Звідси підсилювальні каскади самозбуджуються. Щоб недопущення ставиться блокувальний конденсатор, який розриває кільце зворотної зв’язку, й у реультате сигнал забирають «землю».

Блокировочная ємність перебуває з умови [1,2]:

[pic].

(7.4) де [pic]- нижня кругова частота.

[pic]- опір у схемі активної коллекторной термостабилизации (див. рис. 4.9).

Бо у підсилювачі три каскаду із трьома схемами термостабилизации, те й блокировочных ємностей буде три. Тоді ємності будуть равны:

[pic].

8 Заключение.

Розрахований підсилювач на навантаження Rн=50 Ом має такі технічні характеристики: 1 Робоча смуга частот: 50−500 МГц 2 Лінійні спотворення у сфері нижніх частот трохи більше 3 дБ у сфері верхніх частот трохи більше 3 дБ 3 Коефіцієнт посилення 28дБ 4 Амплітуда вихідного напруги Uвых=7.71 У 5 Харчування однополярное, Eп=12.6 У 6 Діапазон робочих температур: від +10 до +50 градусів Цельсія 7 Вихідна потужність Рвых=0.5Вт.

Підсилювач має запас щодо посилення 8дБ. Це треба задля здобуття права в разі погіршення підсилюючих властивостей коефіцієнт передачі підсилювача не опускався нижче рівня, певного технічним заданием.

| | | | | | | | | | | | | | | | |РТФ КП 468 740.001 ПЗ | | | | | | | | | | | | | | |Літ |Маса |Масштаб | |Из|Лис|Nдокум. |Подп.|Дата| | | | | | | |м |т | | | | | | | | | | |Выполн|Уткин | | | ШИРОКОСМУГОВИЙ | | | | | | |мул | | | | | | | | | | |Провер|Титов | | | ПІДСИЛЮВАЧ | | | | | | |мул | | | | | | | | | | | | | | | НЕЛІНІЙНОГО |Ліст |Листов | | | | | | ЛОКАТОРА |ТУСУР РТФ | | | | | |Принципова |Кафедра РЗИ | | | | | |схема |грн. 148−3 | |Поз. | | | | |Обозна-|Наименование |Паля. |Примітка | | | | | | |чение | | | | | | | | | | |Транзистори | | | | | | | | |VT1 |КТ996А аА о.339 150ТУ |1 | | |VT2 |КТ361А ФЫ о.336.201ТУ |1 | | |VT3 |КТ939А аА о.339 150ТУ |1 | | |VT4 |КТ361А ФЫ о.336.201ТУ |1 | | |VT5 |КТ939А аА о.339 150ТУ |1 | | |VT6 |КТ361А ФЫ о.336.201ТУ |1 | | | | | | | | |Конденсатори | | | | | | | | |С1 |КД-2−3.6пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С2 |КД-2−16пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С3 |КД-2−13пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С4 |КД-2−0.22нФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С5 |КД-2−1.1пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С6 |КД-2−6.2пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С7 |КД-2−1.3пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С8 |КД-2−0.22нФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С9 |КД-2−1.5пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С10 |КД-2−6.8пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С11 |КД-2−0.22пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С12 |КД-2−0.47нФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С13 |КД-2−0.62пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | |С14 |КД-2−6.2пФ (5(ОЖО.460.203 ТУ |1 | | | | | | | | |Котушки індуктивності | | | | | | | | |L1 |Индуктивность 6.8нГн (5(|1 | | |L2 |Индуктивность 16мкГн (5(|1 | | |L3 |Индуктивность 7.2нГн (5(|1 | | |L4 |Индуктивность 12мкГн (5(|1 | | |L5 |Индуктивность 3.6нГн (5(|1 | | |L6 |Индуктивность 8.2мкГн (5(|1 | | |L7 |Индуктивность 16нГн (5(|1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |РТФ КП 468 740.001 ПЗ | | | | | | | | | | | | | | |Літ |Маса |Мас| | | | | | | | | |шта| | | | | | | | | |б | |Ізм |Лис|Nдокум. |Подп.|Дат| | | | | | | | |т | | |а | | | | | | | |Виконав |Уткін | | | ШИРОКОСМУГОВИЙ | | | | | | |Провер. |Титов | | | ПІДСИЛЮВАЧ | | | | | | | | | | | НЕЛІНІЙНОГО |Ліст |Листов | | | | | | ЛОКАТОРА |ТУСУР РТФ | | | | | |Перелік елементів |Кафедра РЗИ | | | | | | |грн. 148−3 |.

|Поз. | | | | |Обозна-|Наименование |Паля. |Примітка | | | | | | |чение | | | | | | | | | | |Резисторы | | | | | | | | |R1 |МЛТ — 0.125 — 2.2 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R2 |МЛТ — 0.125 — 7.5 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R3 |МЛТ — 0.125 — 82 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R4 |МЛТ — 0.125 — 16 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R5 |МЛТ — 0.125 — 43 Ом (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R6 |МЛТ — 0.125 — 7.5 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R7 |МЛТ — 0.125 — 7.5к Ом (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R8 |МЛТ — 0.125 — 82 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R9 |МЛТ — 0.125 — 18 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R10 |МЛТ — 0.125 — 20 Ом (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R11 |МЛТ — 0.125 — 5.6 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R12 |МЛТ — 0.125 — 3.6кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R13 |МЛТ — 0.125 — 39 кОм (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R14 |МЛТ — 0.125 — 7.5к Ом (10(ГОСТ7113−77 |1 | | |R15 |МЛТ — 0.125 — 9.1 Ом (10(ГОСТ7113−77 |1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |РТФ КП 468 740.001 ПЗ | | | | | | | | | | | | | | |Літ |Маса |Мас| | | | | | | | | |шта| | | | | | | | | |б | |Ізм |Лис|Nдокум. |Подп.|Дат| | | | | | | | |т | | |а | | | | | | | |Виконав |Уткін | | | ШИРОКОСМУГОВИЙ | | | | | | |Провер. |Титов | | | УСИЛИТЕЛЬЛЬ | | | | | | | | | | | НЕЛІНІЙНОГО |Ліст |Листов | | | | | | ЛОКАТОРА |ТУСУР РТФ | | | | | |Перелік елементів |Кафедра РЗИ | | | | | | |грн. 148−3 |.

9 Литература.

1) Красько О. С. Проектування аналогових електронних пристроїв — Томськ: ТУСУР, 2000.-29с.

2) Мамонкин І.Г. Підсилювальні устрою. Навчальний посібник для вузів — М.: Зв’язок. 1977 р. 3) Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та великої потужності. Довідник / А. А. Зайцев, А.І. Миркин; Під ред. А. В. Голомедова. — М.: Радіо і связь, 1989 — 640 з. 4) Титов А. А., Бабак Л. И., Черкашин М. В. Розрахунок межкаскадной согласующей ланцюга транзисторного полосового підсилювача потужності. Електронна техніка. Серія СВЧ-техника. Випуск 1/2000 5) Болтовский Ю. Г. Розрахунок ланцюгів термостабилизации електричного режиму транзисторів. Методичні вказівки. — Томськ: ТИАСУР, 1981 р. 6) Широкосмугові радиопередающие устрою /Під ред. О.В. Алексєєва. — М.: Зв’язок. 1978. 7) Розрахунок коригувальних ланцюгів широкосмугових підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах./ Титов А. А -internet 0030.zip.

———————————;

-??/???†??? " ??? " ??? " ??? ??? " ??? " ??? " ??? -??/???†??? [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].