Параметрический синтез широкополосных усилительных каскадов с корректирующей цепью третьего порядка

3.2.2. Параметрический синтез широкополосных усилительных каскадов с корректирующей цепью третьего порядка

Схема четырехполюсной реактивной КЦ третьего порядка приведена на рис. 3.2 [5, 42, 45]. Как показано в [51] рассматриваемая КЦ позволяет реализовать коэффициент усиления каскада близкий к теоретическому пределу, который определяется коэффициентом усиления транзистора в режиме двухстороннего согласования на высшей частоте полосы пропускания [7].

Аппроксимируя входной и выходной импедансы транзисторов  и  - и - цепями [11, 19, 35], от схемы, приведенной на рис. 3.2, перейдем к схеме, приведенной на рис. 3.6.

Рис. 3.6 Рис. 3.7

Вводя идеальный трансформатор после конденсатора и применяя преобразование Нортона [2, 3], перейдем к схеме представленной на рис. 3.7. Для полученной схемы в соответствии с [7, 11, 35] коэффициент передачи последовательного соединения КЦ и транзистора  может быть описан в символьном виде дробно-рациональной функцией комплексного переменного:

, (3.10)

где ;

 – нормированная частота;

 – текущая круговая частота;

 – верхняя круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя;

; (3.11)

 – коэффициент усиления транзистора  по мощности в режиме двухстороннего согласования на частоте  [7];

 – частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен единице;

; (3.12)

,,,, – нормированные относительно  и  значения элементов ,,,,.

Переходя от схемы рис. 3.7 к схеме рис. 3.6 по известным значениям  найдём:

(3.13)

где ;

 – нормированное относительно  и  значение .

В качестве функции-прототипа передаточной характеристики (3.15) выберем дробно-рациональную функцию вида:

. (3.14)

Квадрат модуля функции-прототипа (3.14) имеет вид:

, (3.15)

Для выражения (3.15) составим систему линейных неравенств (3.5):

(3.16)

Решая (3.16) для различных  при условии максимизации функции цели? , найдем коэффициенты квадрата модуля функции-прототипа (3.15), соответствующие различным значениям допустимого уклонения АЧХ от требуемой формы. Вычисляя полиномы Гурвица знаменателя функции (3.15), определим требуемые коэффициенты функции-прототипа (3.14). Решая систему нелинейных уравнений

относительно ,, при различных значениях , найдем нормированные значения элементов КЦ, приведенной на рис. 3.2. Результаты вычислений сведены в таблицу 3.2.

Анализ полученных результатов позволяет установить следующее. Для заданного значения  существует определенное значение  при превышении, которого реализация каскада с требуемой формой АЧХ становится невозможной. Большему значению  соответствует меньшее допустимое значение , при котором реализуется требуемая форма АЧХ. Это обусловлено уменьшением добротности рассматриваемой цепи с увеличением .

Исследуемая КЦ может быть использована и в качестве входной корректирующей цепи усилителя. В этом случае при расчетах следует полагать , где  – активная и емкостная составляющие сопротивления генератора.

Пример 3.2. Рассчитать КЦ однокаскадного усилителя на транзисторе КТ939А при условиях:  50 Ом; = 2 пФ; верхняя частота полосы пропускания равна 1 ГГц; допустимая неравномерность АЧХ ± 0,25 дБ. Выбор в качестве примера проектирования однокаскадного варианта усилителя обусловлен возможностью простой экспериментальной проверки точности результатов расчета, чего невозможно достичь при реализации многокаскадного усилителя. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 3.8.

Таблица 3.2 – Нормированные значения элементов КЦ

На выходе каскада включена выходная корректирующая цепь, практически не вносящая искажений в АЧХ каскада, состоящая из элементов
6,4 нГн, 5,7 пФ и обеспечивающая минимально возможное значение максимальной величины модуля коэффициента отражения ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора (см. раздел 2.1).

Рис. 3.8 Рис. 3.9

Решение. Используя справочные данные транзистора КТ939А [13] и соотношения для расчета значений элементов однонаправленной модели [10], получим: 0,75 нГн; 1,2 Ом; 15. Нормированные относительно  и  значения элементов  равны: 0,628; 0,0942;  0,024. Подставляя в (3.12)  и коэффициент функции-прототипа  из таблицы 3.2 для  = ± 0,25 дБ рассчитаем:  = 0,012. Ближайшая табличная величина  равна нулю. Для указанного значения  из таблицы 3.2 найдем: = 2,14; = 1,278; = 0,512. Подставляя найденные величины в (3.13), получим: =1,512; =0,1943; =0,9314. Денормируя полученные значения элементов КЦ, определим: =4,8 пФ; =0,6 пФ; =7,4 нГн. Теперь по (3.11) вычислим: =1,81. Резистор  на рис. 3.8, включенный параллельно , необходим для установления заданного коэффициента усиления на частотах менее  [11] и рассчитывается по формуле [52]:

.

На рис. 3.9 приведена АЧХ спроектированного однокаскадного усилителя, вычисленная с использованием полной эквивалентной схемы замещения транзистора КТ939А [9] (кривая 1). Здесь же представлена экспериментальная характеристика усилителя (кривая 2).

Похожие работы

Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза Усть-Каменогорской гидроэлектростанции

Скачать

103732

24

0

... снизить вероятность возникновения пожаров на данном объекте. ЗАКЛЮЧЕНИЕ С целью обеспечения безопасности движения речного транспорта в камере шлюза Усть-Каменогорской гидроэлектростанции в данном дипломном проекте была разработана радиолокационная станция обнаружения надводных целей, она гораздо эффективнее, чем, например система видео наблюдения. Были рассчитаны основные тактико- ...

Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией

Скачать

54797

4

17

... , обеспечивающий ослабление высших гармоник на 40 дБ вне рабочего диапазона частот передатчика в соответствии с техническим заданием (см. раздел 4 АСЧЁТ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА). Поскольку в данной курсовой работе необходимо спроектировать только оконечный мощный каскад связного передатчика с ЧМ, то для конкретизации, входящие в его состав блоки обведены синей пунктирной линией, и именно о них далее ...

Проектирование передатчика

Скачать

23902

0

9

... (2.3) Rкэ=2·25.22/44=7.22 Ом Выберем коэффициент деления Сопротивление коллекторной нагрузки двух плеч двухтактного генератора 14.44 Ом Сопротивление нагрузки, согласно заданию на проектирование 50 Ом. Отношение двух сопротивлений и будет коэффициент трансформации 0.28. Ближайший коэффициент 0.25. Rкэ=6.25 Ом Для определенного сопротивления нагрузки проведем расчет коллекторной цепи. ...

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Скачать

38739

4

22

... ЧМ. ФНЧ, выполненный на интегрирующей RC-цепочке, ограничивает спектр сигнала до 3,5 кГц. Модулирующий сигнал, усиленный и прошедший цепи коррекции поступает на варикап ГУНа, где производится частотная модуляция несущего колебания. ГУН выполним по схеме Клаппа, его центральная частота управляется с помощью второго варикапа, на который управляющий сигнал подается с цифрового синтезатора частоты, ...