НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ КАЛИБРОВКИ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

В данном курсовом проекте использована активная коллекторная

термостабилизация, которая является достаточно эффективной в мощных

усилительных каскадах. Схема активной коллекторной термостабилизации

изображена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Схема активной коллекторной термостабилизации

VT1 – транзистор КТ814: (о= 40, Uкэдоп.=20В, Iк =2.5А;

VT2 – транзистор КТ930Б.

Рассчитаем элементы схемы по следующим формулам:

(4.32)

(4.33)

(4.34)

(4.35)

(4.36)

(4.37)

(4.38)

Выберем напряжение UR4=1В и рассчитаем значение резистора R4 по

формуле (4.32).

Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33).

Напряжение в рабочей точке для транзистора VT1 найдем по формуле

(4.34).

Значение сопротивления R2 расчитаем по формуле (4.35).

Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке

транзистора VT1.

Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы:

Ток делителя найдем по формуле (4.38).

Значение сопротивления R3 расчитаем по формуле (4.36).

Напряжение питания будет равно:

Значение сопротивления R1 расчитаем по формуле (4.37).

4.5 Расчет корректирующих цепей

4.5.1 Выходная корректирующая цепь

Для передачи без потерь сигнала от одного каскада многокаскадного

усилителя к другому используется последовательное соединение корректирующих

цепей (КЦ) и усилительных элементов [6]. На рисунке 4.10 изображен пример

построения такой схемы усилителя по переменному току.

Рисунок 4.10 Схема усилителя с корректирующими цепями

Расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием

эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 4.11. Для

получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот

необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего

генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем

диапазоне частот. Это можно реализовать, включив выходную емкость

транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ.

Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 4.11.

[pic]

Рисунок 4.11 – Схема выходной корректирующей цепи

Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием

методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [6]. Зная

Свых и fв можно рассчитать элементы L1 и C1 .

Рассчитаем нормированное значение Свыхн по следующей формуле:

(4.39)

Исходя из таблицы, которая представлена в методическом пособии [6].

По значению нормированной выходной емкости находим нормированные значения

L1 и C1, а так же коэффициент (. Получим следующие значения:

Разнормируем полученные значения. В результате получим:

(4.40)

(4.41)

(4.42)

4.5.2 Межкаскадная корректирующая цепь

Как упоминалось ранее, для передачи сигнала от одного каскада

многокаскадного усилителя к другому, от источника сигнала на вход первого

усилительного элемента и от выходной цепи последнего усилительного элемента

в нагрузку применяют различные схемы, называемые межкаскадными

корректирующими цепями (МКЦ). Эти схемы одновременно служат и для подачи

питающих напряжений на электроды усилительных элементов, а также придания

усилителю определенных свойств.

Существуем множество различных схем МКЦ, но в данном курсовом проекте

используется межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка, которая

изображена на рисунке 4.12.

Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка обеспечивает

достаточно хорошее согласование между усилительными элементами и

способствует максимальной отдачи выходной мощности усилительного элемента в

нагрузку.

Рисунок 4.12 – Каскад с межкаскадной корректирующей цепью

третьего порядка

В качестве усилительного элемента VT2 используется транзистор КТ930А.

Расчет межкаскадной корректирующей цепи третьего порядка производится

по следующей методике.

В начале расчета определяют неравномерность амплитудно-частотной

характеристики (АЧХ) приходящейся на каждый каскад. Затем из таблицы,

которая находится в методическом пособии [6] по неравномерности АЧХ

определяют коэффициенты а1 , а2,, а3. После находят нормированные значения

Свых.н , Lвх.н и Rвх.н по следующим формулам:

(4.43)

(4.44)

(4.45)

Для нахождения нормированных значений С1 , С2 , L1 рассчитывают

следующие коэффициенты:

(4.46)

(4.47)

(4.48)

(4.49)

(4.50)

(4.51)

(4.52)

Нормированные значения С1 , С2 , L1 рассчитывают по формулам:

(4.53)

(4.54)

(4.55)

Коэффициент усиления определяют по следующей формуле:

(4.56)

Значения элементов С1 , С2 , L1 , R1 рассчитывают по формулам:

(4.57)

(4.58)

(4.59)

(4.60)

Рассчитаем межкаскадную корректирующую цепь между выходным и

предоконечным каскадом. Для этого представим схему приведенную на рисунке

4.12 в виде эквивалентной схемы изображенной на рисунке 4.13.

Рассчитаем элементы МКЦ.

Значения выходных параметров транзистора КТ930А возьмем из пункта

5.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора.

КТ930А: Cвых.= 78.42 пФ;. Rвых.= 8.33 Ом.

Рисунок 4.13 – Эквивалентная схема каскада

Значения входных параметров транзистора КТ930Б возьмем из пункта

4.3.2.

КТ930Б:

Неравномерность АЧХ приходящейся на каждый каскад составляет 0.7дБ.

Из таблицы находящейся в методическом пособии [6] коэффициенты а1 , а2,, а3

будут равны:

Нормируем входные и выходные параметры по формулам (4.43, 4.44,

4.45).

Для нахождения нормированных значений С1 , С2 , L1 определим

следующие коэффициенты по формулам (4.46 – 4.52).

Нормированные значения элементов С1 , С2 , L1 найдем по формулам

(4.53-4.55).

Коэффициент усиления рассчитаем по формуле (4.56).

Значения элементов МКЦ найдем из формул (4.57-4.60).

5 Расчет предоконечного каскада

5.1 Расчет рабочей точки

В предоконечном каскаде используется транзистор КТ930Б. Для того

чтобы усилитель имел один источник питания, необходимо напряжение в рабочей

точке оставить неизменным, то есть можно записать:

Ток в рабочей точке изменяется в соответствии с коэффициентом

усиления межкаскадной корректирующей цепи, которая рассчитана в пункте

4.5.2.

5.2 Расчет эквивалентной схемы транзистора

В качестве эквивалентной схемы расчитаем однонаправленную модель

транзистора.

Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и

формулами приведенными в пункте 4.3.2.

Справочные данные [2] для транзистора КТ930А:

Входную индуктивность определим по формуле 4.19.

Определим входное сопротивление по формуле (4.12), для этого найдем

Ск при напряжении Uкэ = 10В воспользовавшись формулой (4.11.)

Выходную емкость найдем из формулы (4.12).

Выходное сопротивление определим из формулы (4.20).

Рассчитаем частоту fmax из формулы (4.21).

5.3 Расчет схемы термостабилизации

В предоконечном каскаде используется схема активной коллекторной

термостабилизации.

Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в

пункте 4.4.3 и рисунком 4.9.

Выберем напряжение UR4=1В и расчитаем значение резистора R4 по формуле

(4.32).

Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33).

Напряжение в рабочей точке для транзистора VT1 найдем по формуле

(4.34). Значение сопротивления R2 расчитаем по формуле (4.35).

Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке

транзистора VT1.

Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы:

Ток делителя найдем по формуле (4.38).

Значение сопротивления R3 расчитаем по формуле (4.36).

Значение сопротивления R1 расчитаем по формуле (4.37).

5.4 Расчет межкаскадной корректирующей цепи

Расчитаем межкаскадную корректирующую цепь между входным и

предоконечным каскадом. Эквивалентная схема изображена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Эквивалентная схема каскада

В качестве усилительного элемента VT1 используется транзистор КТ916А.

Рассчитаем элементы МКЦ.

Значения выходных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта

6.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора.

КТ916А:

Значения входных параметров транзистора КТ930А возьмем из пункта 5.2.

КТ930А:

Нагрузкой для предоконечного каскада является параллельное соединение

Rвых. транзистора и R1 .Где R1– сопротивление, входящее в межкаскадную

корректирующую цепь, рассчитанное в пункте 4.5.2.

Нормируем входные и выходные параметры по формулам (4.43, 4.44,

4.45).

Для нахождения нормированных значений С1 , С2 , L1 определим

следующие коэффициенты по формулам (4.46 – 4.52).

Нормированные значения элементов С1 , С2 , L1 найдем по формулам

(4.53-4.55).

Коэффициент усиления рассчитаем по формуле (4.56).

Значения элементов МКЦ найдем из формул (4.57-4.60).

6 Расчет входного каскада

6.1 Расчет рабочей точки

В качестве входного каскада используется транзистор КТ916А.

Напряжение в рабочей точке будет равно:

Ток в рабочей точке изменяется в соответствии с коэффициентом

усиления межкаскадной корректирующей цепи, которая рассчитана в пункте 5.4.

6.2 Расчет эквивалентной схемы транзистора

В качестве эквивалентной схемы расчитаем однонаправленную модель

транзистора.

Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и

формулами приведенными в пункте 4.3.2.

Справочные данные [2] для транзистора КТ916А:

Входную индуктивность определим по формуле 4.19.

Определим входное сопротивление по формуле (4.12), для этого найдем

Ск при напряжении Uкэ = 10В воспользовавшись формулой (4.11.)

Выходную емкость найдем из формулы (4.12).

Выходное сопротивление определим из формулы (4.20).

Рассчитаем частоту fmax из формулы (4.21).

6.3 Расчет схемы термостабилизации

В входном каскаде используется схема активной коллекторной

термостабилизации.

Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в

пункте 4.4.3 и рисунком 4.9.

Выберем напряжение UR4=1В и расчитаем значение резистора R4 по формуле

(4.32).

Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33).

Напряжение в рабочей точке для транзистора VT1 найдем по формуле

(4.34).

Значение сопротивления R2 расчитаем по формуле (4.35).

Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке

транзистора VT1.

Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы:

Ток делителя найдем по формуле (4.38).

Значение сопротивления R3 расчитаем по формуле (4.36).

Значение сопротивления R1 расчитаем по формуле (4.37).

6.4 Расчет входной корректирующей цепи

В качестве входной корректирующей цепи используется межкаскадная

корректирующая цепь третьего порядка. Эквивалентная схема изображена на

рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Эквивалентная схема каскада

Рассчитаем элементы МКЦ.

Выходными параметрами в данном случае будут являться параметры

генератора.

Значения входных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта 6.2.

КТ916А:

Нагрузкой для входного каскада является параллельное соединение Rвых.

транзистора и R1. Где R1 – сопротивление, входящее в межкаскадную

корректирующую цепь, рассчитанное в пункте 5.4.

Нормируем входные и выходные параметры по формулам (4.43, 4.44,

4.45).

Для нахождения нормированных значений С1 , С2 , L1 определим

следующие коэффициенты по формулам (4.46 – 4.52).

Нормированные значения элементов С1 , С2 , L1 найдем по формулам

(4.53-4.55).

Коэффициент усиления рассчитаем по формуле (4.56).

Значения элементов МКЦ найдем из формул (4.57-4.60).

7 Расчет разделительных и блокировочных конденсаторов

Рассчитаем разделительные конденсаторы по следующей формуле:

(7.1)

где Yн – искажения приходящиеся на каждый конденсатор;

R1 – выходное сопротивление транзистора;

R2 – сопротивление нагрузки;

В нашем случае число разделительных конденсаторов будет равно

четырем. Расчитаем разделительные конденсаторы С1 , С6 , С11 , С16 ,

которые изображены на принципиальной схеме (см. Приложение А). Искажения,

приходящиеся на каждый конденсатор, будут равны:

или

Тогда искажения в области низких частот найдем по формуле:

Найдем значение конденсаторов С1 , С6 , С11 , С16 по формуле (7.1).

Блокировочные конденсаторы С4 , С9 , С14 , определим из следующего

условия:

(7.2)

где R – это сопротивление R2 в схеме активной коллекторной

термостабилизации.

Выражая из соотношения (7.2) емкость С, получим:

(7.3)

Определим значения емкостей С4 , С9 , С14 по формуле (7.3).

Расчитаем дроссель Lк в цепи коллектора исходя из следующего

соотношения:

(7.4)

где (R//C) – параллельное соединение элементов МКЦ.

Выражая из соотношения (7.4) Lк, получим:

(7.5)

Определим значения индуктивностей L2 , L4 , L6 по формуле (7.5).

Определим значения блокировочных емкостей С5 , С10 , С15

воспользовавшись формулой приведенной в методическом пособии [7].

8 Заключение

В результате работы был рассчитан усилитель, который имеет следующие

параметры:

1.Рабочая полоса частот 0.5 – 50МГц.

2.Допустимые частотные искажения 2дБ.

3.Коэффициент усиления 44дБ.

4.Питание Еп =20В.

5.Выходная мощность Рвых.=20Вт.

Усилитель имеет запас по усилению 14дБ, это необходимо для того,

чтобы в случае ухудшения параметров отдельных элементов коэффициент

передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня.

Список использованных источников

1 Проектирование радиопередающих устройств./ Под ред.

О.В. Алексеева. – М.: Радио и связь, 1987.- 392с.

2 Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред.

Горюнов Н.Н. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985-903с.

3 Горбань Б.Г. Широкополосные усилители на транзисторах. – М.:

Энергия, 1975.-248с.

4 Титов А.А., Бабан Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной

согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности

// Электронная техника СЕР, СВЧ – техника. – 2000. – вып.

1(475).

5 Цыкин Г.С. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1971.-367с.

6 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных

усилительных каскадов на биполярных транзисторах,

http://referat.ru/download/ref-2764.zip.

7 Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств.-

Томск: ТУСУР, 2000.-29с.

Приложение А

Принципиальная схема представлена на стр. 41.

Перечень элементов приведен на стр. 42,43.

| |

| | | | | | |

| | | | | | |

|м |т | | | | | | | | | |

|ил | | | | | | | | | |

|ил | | | | | | | | | |

| | | | |Схема |гр. 148-3 |

|Поз. | | | |

| | | | |

| | | | |

|VT1 |КТ916А |1 | |

|VT2 |КТ814 |1 | |

|VT3 |КТ930А |1 | |

|VT4 |КТ814 |1 | |

|VT5 |КТ930Б |1 | |

|VT6 |КТ814 |1 | |

| | | | |

| | | | |

|С1 |КД-2-3.5нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С2 |КД-2-150пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С3 |КД-2-91пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С4 |КД-2-1.6нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С5 |КД-2-470нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С6 |КД-2-5.1нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С7 |КД-2-270пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С8 |КД-2-130пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С9 |КД-2-6.2нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С10 |КД-2-2мкФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С11 |КД-2-6.8нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С12 |КД-2-820пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С13 |КД-2-430пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С14 |КД-2-22нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С15 |КД-2-9.1мкФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С16 |КД-2-82нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

|С17 |КД-2-160пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | |

| | | | |

| | | | |

|Тр1 |Трансформатор |1 | |

| | | | |

| | | | | | |

| | | | | | |

|м | | |. | | | | | | | |

|л | | | | | | | | | |

| | | | | |гр. 148-3 |

|Поз. | | | |

| | | | |

| | | | |

|L1 |Индуктивность 82нГн (5( |1 | |

|L2 |Индуктивность 620мкГн (5( |1 | |

|L3 |Индуктивность 39нГн (5( |1 | |

|L4 |Индуктивность 470мкГн (5( |1 | |

|L5, L7 |Индуктивность 11нГн (5( |2 | |

|L6 |Индуктивность 20мкГн (5( |1 | |

| | | | |

| | | | |

|R1 |МЛТ – 0.125 – 200 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R2 |МЛТ – 0.125 – 2.2 кОм |1 | |

|R3 |МЛТ – 0.125 – 18 кОм (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R4 |МЛТ – 0.125 – 1.8 кОм |1 | |

|R5 |МЛТ – 0.125 – 7.5 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R6 |МЛТ – 0.125 – 160 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R7 |МЛТ – 0.125 – 620 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R8 |МЛТ – 0.125 – 5.1 кОм |1 | |

|R9 |МЛТ – 0.125 – 510 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R10 |МЛТ – 0.125 – 1.8 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R11 |МЛТ – 0.125 – 130 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R12 |МЛТ – 0.125 – 150 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R13 |МЛТ – 0.125 – 1.3 кОм |1 | |

|R14 |МЛТ – 0.125 – 130 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | |

|R15 |МЛТ – 0.125 – 1 Ом (10(ГОСТ7113-77 |1 | |

| | | | |

| | | | | | |

| | | | | | |

|м | | |. | | | | | | | |

|л | | | | | | | | | |

| | | | | |гр. 148-3 |

-----------------------

[pic] EMBED Equation.3 [pic]

[pic]

Страницы: 1, 2

Приглашения

09.12.2013 - 16.12.2013

Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

09.12.2013 - 16.12.2013

МЕНЮ

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ КАЛИБРОВКИ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

Приглашения

Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»