Блок усиления мощности нелинейного локатора
также равно половине сопротивления нагрузки, вплоть до частот
соответствующих . При выполнении условия (3.3.36)
коэффициент усиления каскада в области ВЧ описывается выражением:
,
Где:
[pic]
[pic];
[pic];
[pic];
[pic]);
[pic].
В случае получения оптимальной по Брауде АЧХ, значения
равны:
[pic];
(3.3.37)
[pic].
(3.3.38)
Так как был использован каскад со сложением напряжения, произошло
смещение рабочей точки, рассчитанной ранее. Напряжение в рабочей точке
транзистора КТ948Б будет равно 13.2 вольт. Ток останется неизменным, т.е.
будет равен 0.5 ампер. Также можно поменять номинал источника питания -
взять его равным 14.2 вольт.
Так как каскад со сложением напряжения осуществляет подъём АЧХ, т.е.
улучшает её форму, будем считать, что каскад не вносит линейных искажений и
не требует МКЦ. Тогда произведём пересчёт искажений: 2 дБ отдадим на
промежуточный каскад и 1 дБ на входной.
Основные технические характеристики транзистора КТ948Б:
Электрические параметры:
7. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ [pic]МГц;
8. Постоянная времени цепи обратной связи, при напряжении 10 вольт,
[pic]пс;
9. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic];
10. Ёмкость коллекторного перехода [pic]пФ;
11. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;
12. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
4. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;
5. Постоянный ток коллектора [pic]А;
6. Температура перехода [pic]К.
По формулам 3.3.6 ( 3.3.9 получаем значения элементов модели Джиаколетто:
пФ
пФ
По формулам 3.3.10 ( 3.3.14 получаем значения элементов ВЧ модели:
[pic]нГн;
[pic]пФ;
Ом;
[pic]А/В;
[pic]Ом;
[pic]пФ.
Используя эти данные, вычисляем значения для элементов по
формулам 3.3.37-3.3.38, а также значения элементов схемы термостабилизации,
используя формулы 3.3.18 ( 3.3.25.
Значения :
Значения элементов схемы термостабилизации:
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic].
Коэффициент усиления выходного каскада – 6 дБ.
3.4 Расчёт промежуточного каскада
3.4.1 Выбор рабочей точки
При расчёте требуемого режима транзистора промежуточных и входного
каскадов по постоянному току, следует ориентироваться на соотношения,
приведённые в пункте 3.3.1 с учётом того, что [pic] заменяется на входное
сопротивление последующего каскада. Так как выходной каскад является
каскадом со сложением напряжения, то координаты рабочей точки у
промежуточного каскада те же, что и у выходного.
3.4.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора осуществляется в соответствии с требованиями,
приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ913Б.
Его основные технические характеристики приведены ниже.
Электрические параметры:
1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ [pic]ГГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи [pic]пс, при напряжении 10
вольт;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic];
4. Ёмкость коллекторного перехода при [pic]В [pic]пФ;
5. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;
6. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;
2. Постоянный ток коллектора [pic]А;
3. Температура перехода [pic]К.
3.4.3 Расчёт эквивалентных схем транзистора
Используя формулы 3.3.6 ( 3.3.9, получаем значения элементов модели
Джиаколетто:
пФ
пФ
По формулам 3.3.10 ( 3.3.14 получаем значения элементов ВЧ модели:
нГн;
[pic]пФ;
[pic]Ом;
[pic]А/В;
[pic]Ом;
[pic]пФ.
3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации
Метод расчёта схемы идентичен приведённому в пункте 3.3.4.2. Элементы
схемы термостабилизации будут равны соответствующим элементам схемы
термостабилизации выходного каскада. Это следует из схемы включения
выходного каскада. Таким образом, элементы схемы будут следующими:
[pic];
[pic];
[pic];
[pic],
[pic];
[pic];
[pic].
3.4.5 Расчёт цепи коррекции между входным и промежуточным
каскадами
В качестве цепи коррекции использована межкаскадная корректирующая
цепь 3-го порядка. Схема включения цепи представлена на рисунке 3.9.
[pic]
Рисунок 3.9
Используя схему замещения транзистора, показанную на рисунке 3.4, схему
(рисунок 3.9) можно представить в виде эквивалентной схеме, показанной на
рисунке 3.10.
[pic]
Рисунок 3.10
Расчёт такой схемы подробно описан в [2].
Коэффициент прямой передачи каскада на транзисторе Т2, при условии
использования выходной корректирующей цепи, равен:
[pic]; (3.4.1)
Где [pic] (3.4.2)
[pic]
[pic]- нормированное относительно [pic]Т2 сопротивление нагрузки;
[pic]=[pic], [pic]=[pic] - нормированные относительно [pic] Т1 и [pic]
значения [pic] и [pic]. При заданных значениях [pic],[pic],[pic],
соответствующих требуемой форме АЧХ каскада, нормированные значения
[pic],[pic],[pic] рассчитываются по формулам:
[pic] (3.4.3)
где [pic];
[pic];
[pic];
[pic];
[pic];
[pic];
[pic];
[pic],
[pic],
[pic]=[pic]- нормированные значения [pic],[pic],[pic].
В теории фильтров известны табулированные значения [pic],[pic],[pic]
соответствующие требуемой АЧХ цепи описываемой функцией вида 3.3.26
Для выравнивания АЧХ в области НЧ используется резистор [pic],
рассчитываемый по формуле:
[pic]
(3.4.4)
При работе каскада в качестве промежуточного, в формуле 3.3.27 [pic]
принимается равным единице, при работе в качестве входного [pic]=0.
После расчёта [pic],[pic],[pic], истинные значения элементов находятся из
соотношений:
[pic], [pic], [pic]. (3.4.5)
В нашем случае значения [pic],[pic],[pic] и [pic]следующие:
[pic]= 75 А;
[pic]= 3.72 пФ;
[pic]= 2.75 нГн;
[pic]=0.719 Ом;
При условии, что линейные искажения составляют 2 дБ, берём значения
[pic],[pic],[pic] из таблицы приведённой в [2]:
[pic]= 3.13
[pic]= 2.26
[pic]= 3.06
Тогда, из формул описанных выше, получаем:
D = 1.01
B = -4.023
A = 0.048
Тогда нормированные значения межкаскадной корректирующей цепи равны:
Истинные значения элементов:
Значения [pic] и получились следующими:
3.5 Расчёт входного каскада
3.5.1 Выбор рабочей точки
Что бы впоследствии не ставить дополнительный источник питания, возьмём
тоже напряжение в рабочей точке, что и в остальных каскадах. Ток в рабочей
точке будет равен току коллектора транзистора промежуточного каскада,
поделённому на коэффициент усиления промежуточного каскада (в разах) и
умноженному на 1.1. Тогда получаем следующие координаты рабочей точки:
3.5.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора осуществляется в соответствии с требованиями,
приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ939А.
Его основные технические характеристики приведены ниже.
Электрические параметры:
7. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ [pic]ГГц;
8. Постоянная времени цепи обратной связи [pic]пс, при напряжении 10
вольт;
9. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic];
10. Ёмкость коллекторного перехода при [pic]В [pic]пФ;
11. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;
12. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
4. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;
5. Постоянный ток коллектора [pic]мА;
6. Температура перехода [pic]К.
3.5.3 Расчёт эквивалентных схем транзистора
Расчёт ведётся по формулам, описанным в пункте 3.3.3.
Для схемы Джиаколетто получаем такие значения элементов:
пФ
Для элементов ВЧ модели:
[pic]нГн;
[pic]пФ;
Ом;
[pic]А/В;
[pic]Ом;
[pic]пФ.
3.5.4 Расчёт схемы термостабилизации
Расчёт схемы ведётся по формулам, описанным в пункте 3.3.4.2. Значения
элементов схемы:
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
[pic].
3.5.5 Расчёт входной корректирующей цепи
Для входной корректирующей цепи также была выбрана межкаскадная
корректирующая цепь 3-го порядка, описанная в пункте 3.4.5.
В нашем случае значения [pic],[pic],[pic] и [pic]следующие:
[pic]= 50 А;
[pic]= 0;
[pic]= 0.345 нГн;
[pic]=1.076 Ом;
При условии, что линейные искажения составляют 1 дБ, берём значения
[pic],[pic],[pic] из таблицы приведённой в [2]:
[pic]= 2.52
[pic]= 2.012
[pic]= 2.035
Тогда, из формул описанных выше, получаем:
D = 1.043
B = -3.075
A = 0.115
Тогда нормированные значения межкаскадной корректирующей цепи равны:
Истинные значения элементов:
Значения [pic] и получились следующими:
3.6 Расчёт выходной корректирующей цепи
Расчёт КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [2].
Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.11. Найдём
[pic]– выходную ёмкость транзистора нормированное относительно [pic] и
[pic]. Сама выходная ёмкость в данном случае является последовательным
соединением коллекторных емкостей транзисторов КТ913Б и КТ948Б.
[pic]
(3.6.1)
[pic].
[pic]
Рисунок 3.11
Теперь по таблице, приведённой в [2], найдём ближайшее к рассчитанному
значение [pic] и выберем соответствующие ему нормированные величины
элементов КЦ [pic] и [pic], а также [pic]–коэффициент, определяющий
величину ощущаемого сопротивления нагрузки [pic] и модуль коэффициента
отражения [pic].
[pic]
Найдём истинные значения элементов по формулам:
[pic];
(3.6.2)
[pic];
(3.6.3)
[pic].
(3.6.4)
[pic]нГн;
[pic]пФ;
[pic]Ом.
Рассчитаем частотные искажения в области ВЧ, вносимые выходной цепью:
[pic],
(3.6.5)
[pic],
или [pic]дБ.
3.7 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей
На рисунке 3.12 приведена принципиальная схема усилителя. Рассчитаем
номиналы элементов обозначенных на схеме. Расчёт производится в
соответствии с методикой описанной в [1]
Рисунок 3.12
Рассчитаем ёмкость фильтра по формуле:
[pic],
(3.7.1)
где [pic]– нижняя граничная частота усилителя, а
входного каскада, для нашего случая.
[pic]Ом;
[pic]нФ.
Так как разделительные ёмкости вносят искажения в области нижних
частот, то их расчёт следует производить, руководствуясь допустимым
коэффициентом частотных искажений. В данной работе этот коэффициент
составляет 3дБ. Всего ёмкостей четыре, поэтому можно распределить на каждую
из них по 0.75дБ.
Найдём постоянную времени, соответствующую неравномерности 0.75дБ по
формуле:
[pic],
(3.7.2)
где [pic] – допустимые искажения в разах.
[pic]
Величину разделительного конденсатора найдём по формуле:
[pic],
(3.7.3)
Тогда
[pic]
Величины блокировочных ёмкостей и дросселей найдем по формулам:
(3.7.4)
(3.7.5)
(3.7.6)
(3.7.7)
(3.7.8)
Тогда
4. Заключение
Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:
1. Рабочая полоса частот: 20-500 МГц
2. Линейные искажения
в области нижних частот не более 1.5 дБ
в области верхних частот не более 1.5 дБ
3. Коэффициент усиления 21дБ
4. Выходная мощность - 5 Вт
5. Питание однополярное, Eп=14.2 В
6. Диапазон рабочих температур: от +10 до +50 градусов Цельсия
Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=50 Ом
Усилитель имеет запас по усилению 6дБ, это нужно для того, чтобы в
случае ухудшения, в силу каких либо причин, параметров отдельных элементов
коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня,
определённого техническим заданием.
| |
| |
| | | | | | |
| | | | | |РТФ КП 468730.001.ПЗ |
| | | | | | |
| | | | | | |Лит |Масса |Масштаб |
|Из|Лис|Nдокум. |Подп.| | Блок усиления | | | | | |
|м |т | | | |мощности | | | | | |
|Выполн|Авраменко | | | нелинейного | | | | | |
|ил | | | |локатора | | | | | |
|Провер|Титов | | | Схема электрическая | | | | | |
|ил | | | | | | | | | |
| | | | | принципиальная |Лист |Листов |
| | | | | |ТУСУР РТФ |
| | | | |Принципиальная |Кафедра РЗИ |
| | | | |схема |Гр. 148-3 |
Литература
1. Красько А.С., Проектирование усилительных устройств,
методические указания
2. Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных
усилительных каскадов на биполярных транзисторах , Томск,
ТУСУР, 1999.
Адрес в Интернете – http://referat.ru/download/ref-2764.zip
3. Болтовский Ю.Г., Расчёт цепей термостабилизации
электрического режима транзисторов, методические указания
4. Титов А.А., Григорьев Д.А., Расчёт элементов высокочастотной
коррекции усилительных каскадов на полевых транзисторах,
учебно-методическое пособие, Томск, ТУСУР, 1999.
|Позиция |Наименование |Кол |Примечание |
|Обозн. | | | |
| |Конденсаторы ГОСТ 2519-67 | | |
|С1 |КД-2-523пФ(5% |1 | |
|С2 |КД-2-15,4пФ(5% |1 | |
|С3 |КД-2-12,1пФ(5 |1 | |
|С4 |КД-2-0,04пФ(5% |1 | |
|C5 |КД-2-64,2пФ(5% |1 | |
|С6 |КД-2-64,2нФ(5% |1 | |
|С7 |КД-2-352пФ(5% |1 | |
|С8 |КД-2-9,53пФ(5% |1 | |
|С9 |КД-2-2,77пФ(5% |1 | |
|С10 |КД-2-79,6пФ(5% |1 | |
|С11 |КД-2-0,08пФ(5% |1 | |
|С12 |КД-2-481пФ(5% |1 | |
|С13 |КД-2-79,6пФ(5% |1 | |
|С14 |КД-2-16,7пФ(5% |1 | |
|С15 |КД-2-0,127пФ(5% |1 | |
|С16 |КД-2-309пФ(5% |1 | |
|С17 |КД-2-0,08пФ(5% |1 | |
|С18 |КД-2-7,87пФ(5% |1 | |
| | | | |
| |Катушки индуктивности | | |
|L1 |Индуктивность 6,71нГн(10% |1 | |
|L2 |Индуктивность 11,94нГн(10% |1 | |
|L3 |Индуктивность 2,141нГн(10% |1 | |
|L4 |Индуктивность 8,76нГн(10% |1 | |
|L5 |Индуктивность 8,76нГн(10% |1 | |
|L6 |Индуктивность 0,5мкГн (10% |1 | |
|L7 |Индуктивность 7,96нГн (10% |1 | |
|L8 |Индуктивность 14,75нГн (10% |1 | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | | | | | | | | |
| | | | | |РТФ КП 468730.001 ПЗ | | | | | |
| | | | | | | | | | | |
| | | | | | |Лит |Масса |Масштаб | | |
|Изм |Лист|Nдокум. |Подп. |Дата | Блок усиления | | | | | |
| | | | | |мощности | | | | | |
| Выполнил|Авраменко | | | нелинейного | | | | | | |
| | | | |локатора | | | | | | |
|Проверил |Титов | | | | | | | | | |
| | | | | |Лист 1 |Листов 2 | | | | |
| | | | | |ТУСУР РТФ | | | | | |
| | | | |Перечень элементов |Кафедра РЗИ | | | | | |
| | | | | |гр. 148-3 | | | | | |
|Позиция |Наименование |Кол |Примечание |
|Обозн. | | | |
| |Резисторы ГОСТ 7113-77 | | |
|R1 |МЛТ–0,125-2,29кОм(5% | | |
|R2 |МЛТ–0,125-4,07кОм(5% |1 | |
|R3 |МЛТ–0,125-1,4кОм(5% |1 | |
|R4 |МЛТ–0,125-1,89кОм(5% |1 | |
|R5 |МЛТ–0,125-2,52Ом(5% |1 | |
|R6 |МЛТ–0,125-1,82кОм(5% |1 | |
|R7 |МЛТ–0,125-1,91кОм(5% |1 | |
|R8 |МЛТ–0,125-6,26кОм(5% |1 | |
|R9 |МЛТ–0,125-856Ом(5% |1 | |
|R10 |МЛТ–0,125-2Ом(5% |1 | |
|R11 |МЛТ–0,125-1,91кОм(5% |1 | |
|R12 |МЛТ–0,125-6,26кОм(5% |1 | |
|R13 |МЛТ–0,125-856Ом(5% |1 | |
|R14 |МЛТ–0,125-1,26кОм(5% |1 | |
|R15 |МЛТ–0,125-2Ом(5% |1 | |
| | | | |
| |Транзисторы | | |
|VT1 |КТ361А |1 | |
|VT2 |КТ939А |1 | |
|VT3 |КТ361А |1 | |
|VT4 |КТ913Б |1 | |
|VT5 |КТ361А |1 | |
|VT6 |КТ948А |1 | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | | | | | | | | |
| | | | | |РТФ КП 468730.001 ПЗ | | | | | |
| | | | | | | | | | | |
| | | | | | |Лит |Масса |Масштаб | | |
|Изм |Лист|Nдокум. |Подп. |Дата | Блок усиления | | | | | |
| | | | | |мощности | | | | | |
| Выполнил|Авраменко | | | нелинейного | | | | | | |
| | | | |локатора | | | | | | |
|Проверил |Титов | | | | | | | | | |
| | | | | |Лист 2 |Листов 2 | | | | |
| | | | | |ТУСУР РТФ | | | | | |
| | | | |Перечень элементов |Кафедра РЗИ | | | | | |
| | | | | |гр. 148-3 | | | | | |
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Страницы: 1, 2
|