Расчет межкаскадной корректирующей цепи

 3.3.5 Расчет межкаскадной корректирующей цепи.

 Межкаскадная корректирующая цепь (МКЦ) третьего порядка представлена на рис. 3.11 [1].

Рисунок 3.11 - Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка.

 Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с заданной неравномерностью АЧХ и с заданными частотными искажениями [1]. Коэффициент передачи каскада с МКЦ описывается функцией вида:

 (3.31)

 Функции передачи фильтров имеют такой же вид. Следовательно, данную цепь нужно рассчитывать исходя из теории фильтров. Методика расчета цепи приведена в методичке [1].

 В теории фильтров известны табулированные значения коэффициентов , ,  соответствующие требуемой форме АЧХ цепи описываемой функцией вида (3.31). Значения коэффициентов , , , соответствующие различной неравномерности АЧХ, приведены в [1]. Учтя заданную неравномерность АЧХ (), найдем значения коэффициентов в нашем случае:

 В предоконечном и входном каскадах будем использовать менее мощный транзистор КТ996А, а не КТ939А, Данный транзистор менее мощный, его выходная емкость и статический коэффициент передачи тока меньше, что обеспечит хорошее согласование. Необходимые для расчета параметры транзистора КТ996А таковы [5]:

 при

 Для расчета нормированных значений элементов МКЦ, обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных значений C_вых и R_н, следует воспользоваться рядом формул пересчета (подробно методика изложена в методичке [1]):

 Расчет заключается в нахождении ряда нормированных значений и коэффициентов, найдем нормированные значения :

,

, (3.32)

=

 Здесь  и  - выходное сопротивление и емкость транзистора КТ996А, а  и  - входное сопротивление и индуктивность транзистора КТ939А.

В результате получим:

 

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;

; (3.33)

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ; (3.34)

;

;

.

При расчете получим:

и в результате:

Рассчитаем дополнительные параметры:

 (3.35)

 (3.36)

где S₂₁₀- коэффициент передачи оконечного каскада.

Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:

 (3.37)

После расчета , , , истинные значения элементов находятся из соотношений:

, , , (3.38)

 

 Расчет оконечного каскада закончен.

 3.4 Расчет предоконечного каскада.

 Транзистор изменился, вместо КТ939А поставили КТ996А. Принципы построения схемы не изменились.

Активная коллекторная термостабилизация.

 Схема активной коллекторной термостабилизации предоконечного каскада приведена на рис.3.12.

Рисунок 3.12 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

Произведем расчет схемы:

Рабочая точка изменилась следующим образом:

 U_кэ0= 13В

I_к0= I_{к0оконечного}/S_{210Vtоконечного}=0.09А.

 Энергетический расчет производится по формулам, аналогичным (3.22):

 Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

.

 Рассчитаем номиналы схемы по формулам (3.24):

Номиналы реактивных элементов цепи выбираются исходя из неравенств:

.

 Этому удовлетворяют номиналы

L=100 мкГн (R_экв=98 Ом), и С_бл=1 мкФ (f_н=300 МГц, R₂=3625 Ом).

здесь  есть эквивалентное нагрузочное сопротивление каскада, представляющее собой параллельное включение сопротивлений  из МКЦ оконечного каскада, рассчитанное выше и выходного сопротивления транзистора.

Межкаскадная корректирующая цепь.

Межкаскадная корректирующая цепь приведена на рис.3.13.

Методика расчета та же самая, коэффициенты  те же, изменяются только нормированные значения , а именно значение , в связи с тем, что теперь и на выходе стоит транзистор КТ996А.

Произведем расчет:

, , =

Рисунок 3.13 - Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка.

Здесь значения входного и выходного сопротивления, выходной емкости и входной индуктивности соответствуют параметрам транзистора КТ996А.

В результате получим:

 

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;

;

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;

;

;

.

При расчете получим:

и в результате:

Рассчитаем дополнительные параметры:

где S₂₁₀- коэффициент передачи предоконечного каскада.

Найдем истинные значения элементов по формулам:

, здесь  есть эквивалентное нагрузочное сопротивление каскада, принцип получения которого описан выше.

, учтя это:

, , ,

 

Расчет предоконечного каскада окончен.

Расчет входного каскада.

 Транзистор входного каскада не изменился. Однако на входе каскада теперь стоит генератор, его сопротивление – 50 Ом.

Активная коллекторная термостабилизация.

Схема активной коллекторной термостабилизации приведена на рис.3.14. Расчет схемы производится по той же методике, что и для оконечного каскада.

Рисунок 3.14 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

 Все параметры для входного каскада остались прежними, но изменилась рабочая точка:

 U_кэ0= 13В,

 I_к0= I_{к0предоконечного}/S_{210Vt предоконечного}=0.09/2.45=37мА.

 Энергетический расчет:

 Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

.

 Рассчитаем номиналы схемы:

Номиналы реактивных элементов цепи выбираются исходя из неравенств:

.

 Этому удовлетворяют номиналы

L=100 мкГн (R_экв=49.2 Ом) и С_бл=1 мкФ (f_н=300 МГц, R₂=9667 Ом), где

 есть эквивалентное нагрузочное сопротивление каскада, представляющее собой параллельное включение сопротивлений  из МКЦ оконечного каскада, рассчитанное выше и сопротивления генератора.

 Расчет входной корректирующей цепи.

 Корректирующая цепь третьего порядка входного каскада приведена на рис.3.15.

Рисунок 3.15 – Входная корректирующая цепь третьего порядка.

Методика расчета та же самая, тип транзистора не изменился. На входе каскада стоит генератор, а не транзистор, как ранее, его параметры, необходимые для расчетов таковы:

 и

Произведем расчет:

,

,

=

Получим:

 

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;

;

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;

;

;

.

При расчете получим:

и в результате:

Рассчитаем дополнительные параметры:

где S₂₁₀- коэффициент передачи входного каскада.

Найдем истинные значения элементов по формулам:

 - эквивалентное нагрузочное сопротивление, принцип его получения описан выше.

 , учтя это:

, , ,

 

Расчет входного каскада окончен.

 3.6 Расчет разделительных емкостей.

 Устройство имеет 4 реактивных элемента, вносящих частотные искажения. Эти элементы – разделительные емкости. Каждая из этих емкостей по техническому заданию должна вносить не более 0.75 дБ частотных искажений. Номинал каждой емкости с учетом заданных искажений и обвязывающих сопротивлений рассчитывается по формуле [4]:

  (3.39)

где Y_н – заданные искажения; R₁ и R₂ – обвязывающие сопротивления, Ом; w_н – нижняя частота, Гц.

Приведем искажения, заданные в децибелах:

 , (3.40)

где М – частотные искажения, приходящиеся на каскад в децебеллах. Тогда

 

 Номинал разделительной емкости оконечного каскада:

 Номинал разделительной емкости предоконечного каскада:

 Номинал разделительной емкости промежуточного каскада:

 Номинал разделительной емкости входного каскада:

 Расчет итогового коэффициента усиления.

Рассчитаем итоговый коэффициент усиления:

,

и переведем его в децибелы:

 4. Заключение.

 В результате выполненной курсовой работы получена схема электрическая принципиальная широкополосного усилителя мощности АМ, ЧМ сигналов. Найдена топология элементов и их номиналы. Номинальный уровень выходной мощности усилителя – 1 Вт, коэффициент усиления – 40 дБ, неравномерность АЧХ - ±1 дБ, напряжение источника питания – 13 В. Усилитель рассчитывался для работы на полосе пропускания (300-800) Мгц.

 

Список использованных источников

1 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах – http://referat.ru/download/ref-2764.zip

2 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах – http://referat.ru/download/ref-2770.zip

3 Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности. //Радиотехника. 1989. № 2.

4 Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977.

5 Полупроводниковые приборы: Транзисторы. П53 Справочник. В.Л. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общей редакцией Н.Н. Горюнова. – 2-е изд, перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 904с, ил.