Расчет элементов высокочастотной коррекции

4.5 Расчет элементов высокочастотной коррекции

4.5.1 Расчет выходной корректирующей цепи

Из теории усилителей известно [1,6], что 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. Этого добиваются включением выходной емкости транзистора (см. рисунок 4.10) в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной корректирующей цепи (ВКЦ). Схема включения ВКЦ приведена на рисунке (4.10).

Рисунок 4.10 - Схема выходной корректирующей цепи

При работе усилителя без ВКЦ модуль коэффициента отражения || ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен

||=, (4.40)

 а уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием C_вых, составляет:

, (4.41)

где  - максимальное значение выходной мощности на частоте  при условии равенства нулю ;

 - максимальное значение выходной мощности на частоте  при наличии .

Методика Фано [6] позволяет при заданной величине  и  усилителя таким образом рассчитать элементы ВКЦ  и, что максимальное значение модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до  минимально возможно.

Найдём  – выходная емкость транзистора нормированная относительно  и  [6,7]:

(4.42)

.

Рисунок 4.11 – Схема каскада с ВКЦ

Теперь, согласно методике Фано, по таблице, приведённой в [7], найдём ближайшее к рассчитанному значение  и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов ВКЦ  и , а также –коэффициент, определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки  и модуль коэффициента отражения :

Найдём истинные значения элементов по формулам:

;  (4.43)

; (4.44)

. (4.45)

 В результате получится:

нГн;

пФ;

Ом.

4.5.2 Расчет межкаскадной корректирующей цепи

Существует много межкаскадных корректирующих цепей для коррекции АЧХ, но так как расчитывается широкополосный усилитель, то нужна корректирующая цепь, которая обеспечивала бы требуемую неравномерность АЧХ на широкой полосе частот. Этому требованию соответствует межкаскадная корректирующая цепь (МКЦ) третьего порядка. Описание цепи можно найти в [6,7].

Схема каскада по переменному току приведена на рисунке (4.12) .

Рисунок 4.12 - Каскад с межкаскадной корректирующей цепью третьего порядка

Используя схему замещения транзистора приведенную на рисунке (4.5), схему (рисунок 4.12) можно представить в виде эквивалентной схемы, приведенной на рисунке (4.13).

Рисунок 4.13 - Эквивалентная схема каскада

При расчете цепи находятся нормированные значения и  относительно  Т1 и  по выражениям:

=, (4.46)

= (4.47)

Потом выбираются нормированные значения её элементов из таблицы, исходя из требуемой неравномерности АЧХ на каскад. Нужно учесть, что элементы, приведённые в таблице, формируют АЧХ в диапазоне частот от 0 до . По известным коэффициентам , , , которые нелинейно зависят от элементов схемы и являющиеся коэффициентами полинома функции передачи каскада на транзисторе Т2[6,7]:

, (4.48)

где - коэффициент усиления каскада

- коэффициент усиления по мощности в режиме двустороннего согласования

рассчитываются нормированные значения , ,  по формулам [6,7]:

(4.49)

где ;

;

;

;

;

;

;

,

,

= - нормированные значения , , .

После расчета, ,  производится разнормировка для нахождения истинных значений элементов по выражениям:

, , . (4.50)

В области нижних частот АЧХ выравнивается резистором , который рассчитывается по формуле:

 (4.51)

В качестве транзистора предварительного каскада я выбрал КТ939А (его основные характеристики в п.4.2), который будет выполнять роль транзистора Т1 на рисунке (4.13). Тогда элементы, стоящие справа и слева от МКЦ, будут равны:

 

Так как на каждый из трех каскадов приходится неравномерность АЧХ по одному децибеллу, то коэффициенты , ,  будут равны соответственно:

Найдем нормированные значения , ,  относительно  Т1 и  по выражениям (4.49):

,

,

=

После этого найдем все коэффициенты для выражений (4.49):

В результате получатся нормированные значения , , :

После разнормировки  с помощью выражений (4.50) истинные значения будут иметь вид:

Коэффициент усиления по мощности в режиме двухстороннего согласования:

Тогда коэффициент усиления каскада на транзисторе Т2 будет равен:

или в децибеллах

Сопротиление R1 по формуле (4.51) получается равным:

Ом