Міністерство освіти Російської Федерації
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛІННЯ ТА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
(ТУСУР)
Кафедра радіоелектроніки та захисту інформації (РЗИ)
Підсилювач потужності 1-5 каналів ТБПояснювальна записка до курсового
проекту з дисципліни «Схемотехніка аналогових електронних пристроїв»
Виконав
студент гр.148-3
______Галімов М.Р.
Перевірив
викладач каф. РЗИ
______Тітов А.А.
2001
РЕФЕРАТ
Курсова робота 32с., 12ріс., 5 джерел, 1 додаток.
ПІДСИЛЮВАЧ, ТРАНЗИСТОР, АЧХ, Нерівномірність АЧХ, КОЕФІЦІЄНТ ПЕРЕДАЧІ, РОБОЧИЙ ДІАПАЗОН ЧАСТОТ, термостабілізації, ПОТУЖНІСТЬ, КОРИГУВАЛЬНА ЛАНЦЮГ, нормованих величин.
У цій роботі основним завданням є розрахунок транзисторних підсилювачів, використовуючи методичні вказівки.
Мета роботи-на конкретному прикладі навчитися розраховувати підсилювачі на транзисторах, використовуючи при цьому різні варіанти схемних рішень.
Пояснювальна записка виконана в текстовому редакторі Microsoft Word 7.0.
1. Технічне завдання
Підсилювач повинен відповідати наступним вимогам:
1. Робоча смуга частот: 49-100 МГц
2. Лінійні спотворення
в області нижніх частот не більше 2 дБ
в області верхніх частот не більше 2 дБ
3. Коефіцієнт підсилення 15 дБ
4. Потужність вихідного сигналу Pвих = 10 Вт
5. Опір джерела сигналу і навантаження Rг = Rн = 75 Ом
Зміст
1.Технічне завдання .............................................. ........................ 3
2.Введеніе ............................................... ........................................... 5
3.Расчетная частина ... ............................................. .............................. 6
3.1 Визначення числа каскадів ............................................ .... .6
3.2 Розподіл лінійних спотворень в області ВЧ ........ ... .6
3.3 Розрахунок вихідного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............ 6
3.3.1 Вибір робочої точки ............................................ ...... 6
3.3.2 Вибір транзистора ............................................. ......... 9
3.3.3 Розрахунок еквівалентної схеми
транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ........... ... .. 10
3.3.4 Розрахунок ланцюгів термостабілізації ... ... ... ... ... .. ... ..... 12
3.3.5 Розрахунок коригувальних ланцюгів ... ... ... ... ... ... .... ... .15
3.3.5.1 Вихідна коригувальна ланцюг ... ... ... ... ... .. ... .. 15
3.3.5.2 Розрахунок МКЦ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .16
3.4 Розрахунок предоконечного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ........ ... ... 18
3.4.1 Вибір робочої точки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......... ... .. 18
3.4.2 Вибір транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ........... ... 19
3.4.3 Розрахунок еквівалентної схеми
транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......... ... .. 19
3.4.4 Розрахунок ланцюгів термостабілізації. ... ... ... ... ......... ... .20
3.4.5 Розрахунок МКЦ ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... .......... ... .... 20
3.5 Розрахунок вхідного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... .... ... .22
3.5.1 Вибір робочої точки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... .... ... 22
3.5.2 Вибір транзистора ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... .......... ... 23
3.5.3 Розрахунок ланцюгів термостабілізації ... ... ... ... ......... ... .. 23
3.5.4 Розрахунок вхідний коректує ланцюга ... ... ... .... ... 23
3.6 Розрахунок розділових і блокувальних ємностей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............. ... 25
4 Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... .... ... .. 29
Список використаної літератури ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... 30
Додаток А. Схема електрична принципова ... ... ... 31
Перелік елементів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 32
2.Введеніе
У цій роботі потрібно розрахувати підсилювач потужності для 1-5 каналів TV. Цей підсилювач призначений для підсилення сигналу на передавальній станції, що необхідно для нормальної роботи TV-приймача, якого обслуговує ця станція. Так як потужність в нього середня (10 Вт), то застосовується він відповідно на невеликі відстані (в районі села, невеликого міста). В якості джерела підсилюється сигналу може служити відеомагнітофон, сигнал прийнятий антеною ДМВ і перетворений в МВ діапазон. Так як підсилюваний сигнал несе інформацію про зображення, то для отримання хорошої якості зображення на TV-приймачі на підсилювач накладаються наступні вимоги: рівномірне посилення у всьому робочому діапазоні частот; повинен мати велику потужність, що б кожен приймач, що знаходиться в зоні обслуговування цієї станції, міг без перешкод переглядати ведемо мовлення їй передачі. З економічної точки зору повинен володіти максимальним ККД.
Найбільш ефективне досягнення необхідної потужності дає використання потужного ВЧ трансформатора, який задає такий режим роботи транзистора, при якому він дає максимальну потужність. Для корекції АЧХ підсилювача використовуються різні прийоми: введення негативних зворотних зв'язків, застосування міжкаскадних коригувальних ланцюгів. Так як проектований підсилювач є підсилювачем потужності то введення ОС тягне за собою втрату потужності в ланцюгах ОС що знижує ККД і отже застосовувати її в даному підсилювачі не доцільно. Застосування міжкаскадних коригувальних ланцюгів (МКЦ), значно підвищує ККД. У даному підсилювачі використовується МКЦ 3-го порядку, так як вона має гарні частотними властивостями.
3. Розрахункова частина
3.1 Визначення числа каскадів.
При виборі числа каскадів візьмемо до уваги те, що у потужного підсилювача один каскад із загальним емітером дозволяє отримувати посилення до 6 дБ, а так як потрібно отримати 15 дБ оптимальне число каскадів даного підсилювача дорівнює трьом, тоді, в загальному, підсилювач матиме коефіцієнт посилення 18 дБ (запас 3 дБ).
3.2 Розподіл лінійних спотворень в області ВЧ
Розрахунок підсилювача будемо проводити виходячи з того, що викривлення розподілені між каскадами рівномірно. Як було визначено раніше, кількість каскадів проектованого підсилювача дорівнює трьом, а нерівномірність підсилювача по завданню не доложно перевищувати 2дБ. Отже, на кожен каскад доводиться по 0,7 дБ.
3.3 Розрахунок вихідного каскаду
3.3.1 Вибір робочої точки
Для розрахунку робочої точки слід знайти вихідний параметр Uвих, який визначається за формулами:
(3.3.1)
(3.3.2)
Так як вихідна напруга має більшу величину між навантаженням і вихідним транзистором необхідно встановити трансформатор імпедансів на довгих лініях з коефіцієнтом трансформації 1 / 9 [1]. Тоді вихідні параметри приймуть наступні значення:
(3.3.3)
При подальшому розрахунку, потрібно вибрати за якою схемою буде виконаний каскад: з дросельної або резистивної навантаженням. Розглянемо обидві схеми і виберемо ту, яку найбільш доцільно застосувати.
А) Розрахунок каскаду з резистивної навантаженням:
Схема резистивного каскаду по змінному струму представлена на малюнку 3.3.1
Малюнок 3.3.1 Схема каскаду з резистивної навантаженням по змінному струмі
Так як навантаженням каскаду по змінному струму є резистор, включений в ланцюг колектора - Rк і Rн, при чому Rк вибирається рівний Rн, то еквівалентний опір - Rекв, на яке працює транзистор, буде рівним Rн / 2. Тоді:
= 3.25 (А) (3.3.4)
(3.3.5)
(3.3.6)
де - Залишковий напруга на колекторі і дорівнює 2 В, тоді:
Напруга живлення вибирається рівним плюс напруга яка падає на:
Побудуємо навантажувальні прямі по постійному і змінному струму. Вони наведені на малюнку 3.3.2.
I, А
8.2
5.5
R ~
3.6
R_
15 30 50 U, В
Малюнок 3.3.2. Навантажувальні прямі по постійному і змінному струму.
Зробимо розрахунок потужностей: споживаної і розсіюється на колекторі, використовуючи такі формули:
(3.3.7)
(3.3.8)
Б) Розрахунок дросельного каскаду:
Схема дросельного каскаду по змінному струму представлена на малюнку 3.3.3.
Малюнок 3.3.3. Схема дросельной каскаду.
У дросельному каскаді навантаженням по змінному струмі є безпосередньо навантажувальний сопртівленіе Rн.:
Підставляючи отримані значення у формули (3.3.4) - (3.3.6), отримаємо:
Побудуємо навантажувальні прямі по постійному і змінному струму. Вони представлені на малюнку 3.3.4.
I, А
R_
R ~
1.8
15 28 U, В
Малюнок 3.3.4 - навантажувальні прямі по постійному і змінному струму.
Зробимо розрахунок потужності за формулами (3.3.7), (3.3.8):
Аналізуючи отримані результати можна прийти до висновку, що доцільніше використовувати дросельний каскад, оскільки значно знижуються споживана потужність і величина напруги живлення.
3.3.2 Вибір транзистора
Вибір транзистора здійснюється з урахуванням наступних граничних параметрів [2]:
1. граничної частоти підсилення транзистора по струму в схемі з ОЕ
;
2. гранично допустимої напруги колектор-емітер
;
6. гранично допустимого струму колектора
;
4. граничної потужності, що розсіюється на колекторі
.
Цим вимогам повністю відповідає транзистор КТ930Б. Його основні технічні характеристики взяті з довідника [3] і наведені нижче.
Електричні параметри:
1. Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ МГц;
2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку при В пс;
3. Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ;
4. Ємність колекторного переходу при У пФ;
5. Індуктивність виведення бази нГн;
6. Індуктивність виведення емітера нГн.
Граничні експлуатаційні дані:
1. Постійна напруга колектор-емітер В;
2. Постійний струм колектора А;
3. Постійна розсіює потужність колектора Вт;
3.3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора
Існує багато різних моделей транзистора. У даній роботі проведений розрахунок моделей: схеми Джиаколетто і односпрямованої моделі на ВЧ.
А) Розрахунок схеми Джіакалетто:
Схема Джіакалетто представлена на малюнку 3.3.5.
Малюнок 3.3.5 Схема Джіакалетто.
Знайдемо за допомогою постійної часу ланцюга зворотного зв'язку опір базового переходу за формулою:
(3.3.9)
При чому і доложно бути виміряні при одному напрузі Uке. А так як довідкові дані наведені при різних напряжно, необхідно скористатися формулою, яка дозволяє обчислити при будь-якому значенні напруги Uке:
, (3.3.10)
в нашому випадку:
Підставимо отримане значення в формулу (3.3.9):
, Тоді
Використовуючи формулу (3.3.10), знайдемо значення колекторної ємності в робочій точці:
Знайдемо значення інших елементів схеми:
, (3.3.11)
де
(3.3.12)
- Опір еміттеного переходу транзистора. Тоді:
Ємність емітерного переходу:
Вихідний опір транзистора:
(3.3.13)
(3.3.14)
(3.3.15)
Б) Розрахунок односпрямованої моделі на ВЧ:
Схема односпрямованої моделі на ВЧ представлена на малюнку 3.3.6. Опис цієї моделі можна знайти в журналі [4].
Малюнок 3.3.6 Схема односпрямованої моделі на ВЧ
Параметри еквівалентної схеми розраховуються за наведеними нижче формулами.
Вхідна індуктивність:
, (3.3.16)
де -Індуктивності висновків бази і емітера, які беруться з довідкових даних.
Вхідний опір:
, (3.3.17)
Вихідний опір має таке ж значення, як і в схемі Джіакалетто:
.
Вихідна ємність-це значення ємності обчислене в робочій точці:
.
3.3.4 Розрахунок ланцюгів термостабілізації
При розрахунку ланцюгів термостабілізації потрібно для початку вибрати варіант схеми. Існує кілька варіантів схем термостабілізації: пасивна колекторна, активна колекторна і емітерна. Їх застосування залежить від потужності каскаду і від того, наскільки жорсткі вимоги до термостабільності. У даній роботі розглянуті дві схеми: емітерний і активна колекторна стабілізації.
3.3.4.1 емітерна термостабилизация
Емітерна стабілізація застосовується у основному в малопотужних каскадах, та отримала найширше поширеною. Схема емітерний термостабілізації наведена на малюнку 3.3.7. Зробимо спрощений розрахунок цієї схеми [2].
Малюнок 3.3.7 Принципова схема емітерной термостабілізації
Розрахунок проводиться за такою схемою:
1.Вибіраются напруга емітера і струм дільника (див. рис. 3.4), а також напруга живлення ;
2. Потім розраховуються .
Напруга емітера вибирається рівним порядку. Струм дільника вибирається рівним, де - Базовий струм транзистора і обчислюється за формулою:
(МА); (3.3.18)
Тоді:
А (3.3.19)
Враховуючи те, що в колекторному ланцюзі відсутній резистор, то напруга живлення розраховується за формулою: (В); (3.3.20)
Розрахунок величин резисторів проводиться за наступними формулами:
Ом; (3.3.21)
(Ом); (3.3.22)
(Ом); (3.3.23)
Дана методика розрахунку не враховує безпосередньо заданий діапазон температур навколишнього середовища, проте, в діапазоні температур від 0 до 50 градусів для розрахованою подібним чином схеми, результуючий догляд струму спокою транзистора, як правило, не перевищує (10-15)%, тобто схема має цілком прийнятну стабілізацію [2].
3.3.4.2 Активна колекторна термостабилизация
Активна колекторна термостабилизация використовується в потужних каскадах і є досить ефективною, її схема представлена на малюнку 3.3.
Малюнок 3.3.8 Схема активної колекторної термостабілізації.
Як VT1 візьмемо КТ814А. Вибираємо падіння напруги на резисторі з умови (Нехай В), тоді . Потім виробляємо розрахунок за формулами [6]:
; (3.3.24)
; (3.3.25)
; (3.3.26)
; (3.3.27)
, (3.3.28)
де - Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО транзистора КТ814;
; (3.3.29)
; (3.3.30)
. (3.3.31)
Отримуємо наступні значення:
(Ом);
(МА);
(В);
(А);
(А);
(Ом);
(КОм);
(Ом)
Величина індуктивності дроселя вибирається таким чином, щоб змінна складова струму не заземлювати через джерело живлення, а величина блокувальною ємності - таким чином, щоб колектор транзистора VT1 по змінному струму був заземлений.
Як було сказано вище, еміттерную термостабілізації в потужних каскадах застосовувати "невигідно" бо на резисторі, включеному в ланцюг емітера, витрачається велика потужність, тому в нашому випадку необхідно вибрати активну колекторних стабілізацію.
3.3.5 Розрахунок коригувальних ланцюгів
3.3.5.1 Розрахунок вихідний коректує ланцюга
Розрахунок всіх КЦ проводиться відповідно до методики описаної в [5]. Схема вихідний коректує ланцюга представлена на малюнку 3.3.9.
Малюнок 3.3.9 Схема вихідний коректує ланцюга
Знайдемо - Вихідний опір транзистора нормоване щодо і :
(3.3.32)
.
Тепер, за таблицею наведеної в [4], знайдемо найближчим до обчисленого значення і виберемо відповідні йому нормовані величини елементів КЦ: і , А також-коефіцієнт, що визначає величину відчутного опору навантаження і модуль коефіцієнта відбиття .
Знайдемо істинні значення елементів за формулами:
; (3.3.33)
; (3.3.4)
. (3.3.35)
(НГн);
(ПФ);
3.3.5.2 Розрахунок межкаскадной КЦ
У даному підсилювачі є дві МКЦ: між вихідним і предоконечного каскадами і між предоконечного і вхідним каскадами. Это корректирующие цепи третьеого порядка. Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с равномерной АЧХ и частотными искажениями лежащих в пределах допустимых отклонений [5].
Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, находящейся между выходным и предоконечными каскадами:
Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.3.10
Рисунок 3.3.10. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка
При расчёте используются однонаправленные модели на ВЧ выходного и предоконечного транзисторов. Возникает задача: выбор предоконечного транзистора. Обычно его выбирают ориентировочно, и если полученные результаты будут удовлетворять его оставляют.
Для нашего случая возьмём транзистор КТ930А, который имеет следующие эквивалентные параметры [3]:
При расчёте будут использоваться коэффициенты: ,, , значения которых берутся из таблицы [5] исходя из заданной неравномерности АЧХ. В нашем случае они соответственно равны: 2.31, 1.88, 1.67. Расчет заключается в нахождении нормированных значений: и подставлении их в соответствующие формулы, из которых находятся нормированные значения элементов и преобразуются в действительные значения.
Итак, произведём расчёт, используя следующие формулы:
, (3.3.36)
, (3.3.37)
= (3.3.38)
- нормированные значения ,, .
Подставим исходные параметры и в результате получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
;
;
отримаємо:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
де ;
; (3.3.39)
; (3.3.40)
. (3.3.41)
При расчете получим:
и в результате:
(3.3.42)
Рассчитаем дополнительные параметры:
(3.3.43)
(3.3.44)
где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.
Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:
(3.3.45)
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , , (3.3.46)
На этом расчёт выходного каскада закончен и можно приступить к предоконечному каскаду.
3.4 Расчёт предоконечного каскада
3.4.1Выбор рабочей точки
При расчёте режима предоконечного каскада условимся что питание всех каскадов осуществляется от одного источника напряжения с номинальным значением Eп. Так как Eп=Uк0, то соответственно Uк0 во всех каскадах берётся одинаковое то есть Uк0(предоконечного к.)=Uк0(выходного к). Мощность, генерируемая предоконечным каскадом доложна быть в коэффициент усиления выходного каскада вместе с МКЦ(S210) раз меньше, следовательно, и Iк0, будет во столько же раз меньше. Исходя из вышесказанного координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=1.8/2.23= 0.8 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе Pк= Uк0 Iк0=12 Вт.
3.4.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2 его название КТ930А. Этот транзистор так же отвечает требованиям, приведенных в пункте 3.3.2. Его основные технические характеристики взяты из справочника [3] и приведены ниже.
Электрические параметры:
1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи пс ;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;
4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;
5. Индуктивность вывода базы нГн;
6. Индуктивность вывода эмиттера нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;
2. Постоянный ток коллектора А;
3.4.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора
Так как при расчётах схема Джокалетто не используется, то достаточно будет расчитать однонаправленную модель на ВЧ. Эквивалентная схема замещения транзистора имеет тот же вид, что и схема, представленная на рисунке 3.3.6. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым в пункте 3.3.3.
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации
Как было сказано в пункте 3.3.4.2., для данного усилителя предпочтительней выбрать во всех каскадах активную коллекторную термостабилизацию. Принципиальная схема её представлена на рисунке 3.3.8. Расчёт производится аналогично расчёту выходного каскада. Отличием является лишь то, что коллекторный ток будет иметь другое значение.
В качестве VT1 возьмём транзистор КТ361А так как требуется меньшее рассеивание энергии чем в выходном каскаде. H21 транзистора КТ 361, используемое в ниже приведённых формулах равно H21=50. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . В результате получаем следующие значения:
Ом;
А;
В;
А;
А;
Ом;
кОм.
Ом
На этом расчёт термостабилизации закончен.
3.4.5. Расчёт межкаскадной КЦ
Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, расположенной между вторым и первым каскадом производится аналогично расчёту приведённому в пункте 3.3.5.2. Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.4.1
Рисунок 3.4.1. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка
В качестве входного транзистора возьмём КТ 930А. Его параметры, необходимые для расчёта имеют следующие значения:
Далее подставляя параметры транзисторов: VT 1 и VT 2 в соответствующие формулы получим следующие значения:
,
,
= - нормированные значения , ,.
;
;
;
отримаємо:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
де ;
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
Рассчитаем дополнительные параметры:
где S210- коэффициент передачи предоконечного каскада.
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , ,
На этом расчёт предоконечного каскада закончен и можно приступить к входному каскаду.
3.5 Рассчёт входного каскада по постоянному току
3.5.1 Выбор рабочей точки
Выбор рабочей точки входного каскада производится анологично предыдущим каскадам, то есть Uко берётся тем же самым а Iко в коэффициент усиления раз предоконечного каскада вместе с МКЦ( S210) меньше. Тогда координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=0.8/3.131=0.26 А.
3.5.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора был осуществлён при расчёте МКЦ, его название КТ 930А. Его основные технические характеристики приведены в пункте 3.4.2.
3.5.3 Расчёт цепи термостабилизации
Для входного каскада также выбрана активная коллекторная термостабилизация, и расчёт производится в соответствии с методикой расписанной в пункте 3.3.4.1.
В качестве VT1 возьмём тот же транзистор КТ361А.
Ом;
А;
В;
А;
А;
Ом;
кОм.
Ом
На этом расчёт термостабилизации закончен.
3.5.4 Расчёт входной КЦ
Принципиальная схема входной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.5.1.
Рисунок 3.5.1 Схема входной корректирующей цепи
Методика расчёта входной корректирующей цепи аналогична методике расчёта МКЦ, о которой написано в пункте . Здесь Rвых есть выходное сопротивлние генератора, а Cвых его ёмкость. Подставим эти значения в соответствующие формулы и получим исходные параметры цепи:
,
= - нормированные значения , ,.
Подставим исходные параметры и в результате получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
;
;
отримаємо:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
де ;
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
Рассчитаем дополнительные параметры:
где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , ,
На этом расчёт водного каскада закончен.
3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей
В данном усилителе имеются три блокировочные ёмкости, которые стоят в цепях коллекторной стабилизации, и необходимы для того чтобы термостабилизация не влияла на режим работы усилителя по переменному току. Блокировочные ёмкости С4, С9, С14 рассчитываются из условия, что их сопротивление на нижней частоте в десять раз меньше сопротивления R2 в цепи коллекторной стабилизации (рисунок 3.3.8). Тобто:
1/WнCбл=R2/10
звідси
, (3.6.1)
Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей в выходном каскаде, R2=200Ом тогда:
Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей в предоконечном каскаде, R2=456Ом тогда:
Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей во входном каскаде, R2=1400Ом тогда:
Так же в усилителе имеются три конденсатора фильтра : С5, С10, С15,. которые стоят паралельно R4(рисунок 3.3.8) по переменному току. Их роль не пропустить переменную составляющую на источник питания. Их рассчёт производится аналогично блокировочным емкостям, разница лишь в том что в формуле (3.6.1) вместо R2 ставится R4. Исходя из этого, получим следующие значения:
При расчёте ёмкости, стоящей в выходном каскаде(С14), R4=0.6Ом тогда:
При расчёте ёмкости, стоящей в предоконечном каскаде(С9), R4=1.25Ом тогда:
При расчёте ёмкости, стоящей во входном каскаде(С4), R2=3.85Ом тогда:
Дроссель в коллекторной цепи выходного каскада ставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величина выбирается исходя из условия:
. (3.6.2)
мкГн.
В данном устлителе имеется четыре разделительных конденсатора, которые препятствуют прохождению постоянной составляющей от одного каскада к другому. Нижняя граничная частота усилителя определяется влиянием разделительных и блокировочных емкостей Эти конденсаторы вносят искажения на низких частотах, а так как искажения усилителя по заданию не доложны превышать 2 дБ, то каждый конденсатор должен вносить искажения не более 0.5 дБ. Номинал разделительных емкостей можно определить из соотношения [2]:
; (3.6.3)
Где R1 иR2 эквивалентные сопротивления, находящиеся по обеим сторонам конденсатора;Yн-заданная неравномерность АЧХ на НЧ, измеряемая в разах.
В нашем случае Yн=0.5 дБ или 1.01 в разах.
При расчёте Ср, разделяющего нагрузку и выходной каскад R1и R2 соответственно равны R1=R2=8Ом тогда:
При расчёте Ср, разделяющего выходной и предоконечный каскад каскад R1и R2 соответственно равны R1=8Ом, R2=390Ом тогда:
При расчёте Ср, разделяющего предоконечный и входной каскад R1и R2 соответственно равны R1=8 Ом, R2=360Ом тогда:
При расчёте Ср, разделяющего входной каскад и источник сигнала R1и R2 соответственно равны R1=75Ом, R2=680Ом тогда:
4. Висновок
В результате проделанной работы был рассчитан усилитель который имеет следующие технические характеристики:
1. Рабочая полоса частот: 49-100 МГц
2. Лінійні спотворення
в области нижних частот не более 2 дБ
в области верхних частот не более 2 дБ
3. Коэффициент усиления 18 дБ
4. Мощность выходного сигнала Pвых=10 Вт
5. Питание однополярное, Eп=16 В
Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=75 Ом и работает от генератора с выходным сопротивлением Rг=75 Ом.
Усилитель имеет запас по усилению 3дБ, что позволяет усилителю работать с коэффициентом усиления не ниже заданного при изменении параметров элементов в результате старения.
Література
1. Проектирование радиопередающих устройств./ Под ред. О.В. Алексєєва. - М.: радио и связь, 1987.-392с.
2. Красько А.С., Проектирование усилительных устройств, методические указания. - Томск: ТУСУР, 1990г-23с.
3. Напівпровідникові прилади: транзистори. Справочник / Под ред. Горюнов Н.Н. - 2-е вид. М.: Энергоатомиздат, 1985.-903с.
4. Титов А.А., Бабан Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности/ Электронная техника СЕР, СВЧ - техника. - 2000. - Вип. 1-475с.
5. Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах - http://referat.ru/download/ref-2764.zip
6. Цыкин Г.С. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1971.-367с.
РТФ КП 468740.001 ПЗ | ||||||||||||||||||||||||||
Літ | Маса | Масштаб | ||||||||||||||||||||||||
Змін | Лист | Nдокум. | Підпис. | Дата | ||||||||||||||||||||||
Виконав | Галимов | УCИЛИТЕЛЬ | ||||||||||||||||||||||||
Перевірив | Тітов | МОЩНОСТИ | ||||||||||||||||||||||||
Лист | Листів | |||||||||||||||||||||||||
ТУСУР РТФ | ||||||||||||||||||||||||||
Принципова | Кафедра РЗИ | |||||||||||||||||||||||||
Схема | гр. 148-3 | |||||||||||||||||||||||||
Поз. Обозна- Чение | Найменування | Кол. | Примітка | |||||||||||||||||||||||
Транзистори | ||||||||||||||||||||||||||
VT1 | КТ930А | 1 | ||||||||||||||||||||||||
VT2 | КТ361 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
VT3 | КТ930А | 1 | ||||||||||||||||||||||||
VT4 | КТ361 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
VT5 | КТ930Б | 1 | ||||||||||||||||||||||||
VT6 | КТ814 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
Конденсатори | ||||||||||||||||||||||||||
С1 | КД-2-47пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С6 | КД-2-80пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С11 | КД-2-70пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С16 | КД-2-145пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С2 | КД-2-30пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С3 | КД-2-48пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С4 | КД-2-27пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С5 | КД-2-8нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С9, | КД-2-70пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С10 | КД-2-0.027мкФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С14 | КД-2-150пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С15 | КД-2-0.47мкФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С7 | КД-2-390пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С8 | КД-2-130пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С12 | КД-2-330пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С13 | КД-2-150пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
С17 | КД-2-150пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ | 1 | ||||||||||||||||||||||||
Катушки индуктивности | ||||||||||||||||||||||||||
L1 | Индуктивность 62нГн ±5% | 1 | ||||||||||||||||||||||||
L2, L4, L6 | Индуктивность 20мкГн ±5% | 3 | ||||||||||||||||||||||||
РТФ КП 468740.001 ПЗ | ||||||||||||||||||||||||||
Літ | Маса | Масштаб | ||||||||||||||||||||||||
Змін | Лист | Nдокум. | Підпис. | Дата | ||||||||||||||||||||||
Виконав | Галимов | УСИЛИТЕЛЬ | ||||||||||||||||||||||||
Перевір. | Тітов | МОЩНОСТИ | ||||||||||||||||||||||||
Лист | Листів | |||||||||||||||||||||||||
ТУСУР РТФ | ||||||||||||||||||||||||||
Перелік елементів | Кафедра РЗИ | |||||||||||||||||||||||||
гр. 148-3 | ||||||||||||||||||||||||||
Поз. Обозна- Чение | Найменування | Кол. | Примітка | |||||||||||
L3, L5 | Индуктивность 4.7нГн ±5% | 2 | ||||||||||||
L7 | Индуктивность 75нГн ±5% | 1 | ||||||||||||
Трансформатори | ||||||||||||||
Тр1 | Трансформатор | 1 | ||||||||||||
Резистори | ||||||||||||||
R1 | МЛТ - 0.125 - 680 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R2 | МЛТ - 0.125 - 1.6 кОм ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R3 | МЛТ - 0.125 - 13 кОм ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R4 | МЛТ - 0.125 - 1.6 кОм ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R5 | МЛТ - 0.5 - 3.9 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R6 | МЛТ - 0.125 - 360 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R7 | МЛТ - 0.125 - 470 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R8 | МЛТ - 0.125 - 4.7 кОм ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R9 | МЛТ - 0.125 - 560 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R10 | МЛТ - 2 - 1.25 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R11 | МЛТ - 0.125 - 680 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R12 | МЛТ - 0.125 - 200 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R13 | МЛТ - 0.125 - 2 кОм ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R14 | МЛТ - 0.125 - 240 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
R15 | МЛТ - 2 - 1 Ом ±10%ГОСТ7113-77 | 1 | ||||||||||||
РТФ КП 468740.001 ПЗ | ||||||||||||||
Літ | Маса | Масштаб | ||||||||||||
Змін | Лист | Nдокум. | Підпис. | Дата | ||||||||||
Виконав | Галимов | УСИЛИТЕЛЬ | ||||||||||||
Перевір. | Тітов | МОЩНОСТИ | ||||||||||||
Лист | Листів | |||||||||||||
ТУСУР РТФ | ||||||||||||||
Перелік елементів | Кафедра РЗИ | |||||||||||||
гр. 148-3 | ||||||||||||||