Підсилювач потужності широкосмугового локатора

Міністерство Освіти Російської Федерації

Томський державний університет систем управління та радіоелекронікі (ТУСУР)

Кафедра радіоелектроніки та захисту інформації (РЗИ)

Підсилювач потужності широкосмугового локатора

Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни "Схемотехніка аналогових пристроїв"

Студент гр.148-3

Уткін А.Н

Керівник

Доцент каф. РЗИ

Тітов А.А

Томськ 2001 Реферат

Курсова робота 39 с., 13 рис., 2 табл., 7 джерел.

Підсилювач потужності, вихідна коригувальна ланцюг, межкаскадная коригувальна ланцюг, робоча точка, вибір транзистора, схеми термостабілізації, методика Фано, односпрямована модель транзистора, еквівалентна схема Джиаколетто, навантажувальні прямі, дросельний каскад.

Об'єктом дослідження є підсилювач потужності нелінійного локатора.

У цій роботі розглядаються умови вибору транзистора,

методи розрахунку підсилювальних каскадів, коригувальних ланцюгів, ланцюгів термостабілізації.

Мета роботи - набути навичок розрахунку транзисторних підсилювачів потужності.

В результаті роботи був розрахований широкосмуговий підсилювач потужності, який може використовуватися в широкосмугової локації для дослідження проходження радіохвиль в різних середовищах.

Курсова робота виконана в текстовому редакторі Microsoft World 97 і представлена ​​на дискеті 3,5 ".

Технічне завдання

Підсилювач повинен відповідати наступним вимогам:

1 Робоча смуга частот: 50-500 МГц

2 Допустимі частотні спотворення

в області нижніх частот не більше 3 дБ

в області верхніх частот не більше 3 дБ

3 Коефіцієнт посилення 20 дБ

4 Вихідна потужність P = 0.5 Вт

5 Діапазон робочих температур: від +10 до +50 градусів Цельсія

6 Опір джерела сигналу і навантаження Rг = Rн = 50 Ом

Зміст 1 Вступ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5 2 Визначення числа каскадів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6

3 Розподіл спотворень на високих частотах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6

4 Розрахунок кінцевого каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .6

4.1 Розрахунок робочої точки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 6

4.1.1 Розрахунок робочої точки при використанні Rк = Rн ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7

4.1.2 Розрахунок робочої точки для дросельного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9

4.2 Вибір транзистора кінцевого каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10

4.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11

4.4 Розрахунок ланцюгів харчування й термостабілізації ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13

4.4 1 емітерна термостабилизация ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13

4.4.2 Колекторна пасивна термостабилизация ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 14

4.4.3 Колекторна активна термостабилизация ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15

4.5 Розрахунок елементів високочастотної корекції ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17

4.5.1 Розрахунок вихідний коректує ланцюга ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17

4.5.2 Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 20

5 Розрахунок попереднього каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24

6 Розрахунок вхідного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27

7 Розрахунок дроселів, розділових і блокувальних конденсаторів ... ... .31

8 Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .35

9 Література ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 39

1 Введення

У цій роботі розраховується підсилювач широкосмугового локатора, який може використовуватися в дослідженнях проходження радіохвиль в різних середовищах, в тому числі проходження різних довжин хвиль в міських умовах, дослідження впливу радіохвиль на мікроорганізми.

Але так як коефіцієнт посилення транзистора на високих частотах складає одиниці раз, то при створенні підсилювача необхідно застосовувати коригувальні ланцюги, що забезпечують максимально можливий коефіцієнт підсилення кожного каскаду підсилювача в заданій смузі частот. Для нейтралізації впливу вихідний ємності вихідного транзистора на рівень вихідної потужності підсилювача, запропоновано використовувати вихідну коригувальну ланцюг, розраховану за методикою Фано. З метою підвищення коефіцієнта корисної дії підсилювача, доцільно застосування активної колекторної термостабілізації

2 Визначення числа каскадів

При розрахунку підсилювачів насамперед визначають кількість каскадів [1,2]. Число каскадів визначається за коефіцієнтом підсилення, який визначається технічним завданням (тз). Для цього вибирається коефіцієнт підсилення для одного каскаду. Потім коефіцієнт посилення підсилювача ділиться на коефіцієнт посилення одного каскаду.

У цьому мені завданні коефіцієнт посилення підсилювача 20дБ. Я ставив за коефіцієнтом посилення одного каскаду близько 6дБ. Так число каскадів повинно бути цілим, то тоді після обчислень виходить, що до складу підсилювача буде входити 3 каскаду і на кожен каскад припадатиме по 6.67дб підсилення:

3 Розподіл спотворень на високих частотах

На високих частотах в підсилювачі виникають нелінійні спотворення внаслідок нелінійності його елементів, що призводить до відхилення амплітудно-частотної характеристики.

При розподілі спотворень на високих частотах визначаються спотворення що припадають на кожен каскад підсилювача [1,2].

Для цього допустимі частотні спотворення, зумовлені завданням, діляться на число каскадів підсилювача.

За завданням допустимі частотні спотворення на високих частотах рівні 3дб. У підсилювач входить 3 каскаду. Тоді на кожен каскад припадатиме по 1дБ спотворень.

4 Розрахунок кінцевого каскаду

4.1 Розрахунок робочої точки

Робочої точкою називається струм або напруга на транзисторі при відсутності вхідного сигналу.

Робоча точка розраховується за заданою потужності Рвих або вихідною напругою Uвих. Але частіше дається потужність, за якою можна знайти вихідну напругу (амплітуду) зі співвідношення [1,2]:

(4.1)

(4.2)

Тоді амплітуда вихідної напруги буде дорівнює:

За відомим опору навантаження і вихідною напругою можна знайти струм у навантаженні:

(4.3)

У результаті струм дорівнює:

4.1.1 Розрахунок робочої точки для реостатного каскаду

Щоб знайти струм в робочій точці, потрібно знати струм на виході каскаду:

(4.4)

Опору Rк і Rн обрані рівними, то рівні і струми, що протікають через них:

(4.5)

Тоді отримаємо:

Схема для даного випадку зображена на малюнку (4.1).

Координати робочої точки знаходиться за виразами:

(4.6)

(4.7)

Тут Uост початкова напруга нелінійного ділянки вихідних характеристик транзистора, береться від 2В до 3В. Після підстановки у вираз (4.6, 4.7) вийде:

Малюнок 4.1

Напруга джерела живлення для схеми буде становити суму падінь напруг на опір Rк і транзисторі:

(4.8)

де

- Напруга в робочій точці

Вираз (4.8) називається навантажувальної прямої по постійному струму. У межах цієї прямої буде змінюватися робоча крапка.

Щоб провести пряму, досить знати дві точки:

У сигнальному режимі будується навантажувальна пряма по змінному струму:

(4.9)

(4.10)

Для спрощення розрахунків беруть Після підстановки виходить:

На малюнку (4.2) зображений вид навантажувальних прямих по постійному і змінному струмах.

Малюнок 4.2 - навантажувальні прямі

Потужності розсіюється на транзисторі і споживана каскадом визначаються за виразами:

(4.11)

(4.12)

Відповідно потужності будуть рівні:

4.1.2 Розрахунок робочої точки для дросельного каскаду

На відміну від попереднього каскаду дросельний має замість опору Rк дросель Lдр, який по постійному струмі має опір близьке до нуля, а по змінному - набагато більше опору навантаження.

Покладемо вихідна напруга тим же (U вих = 7.71В).

Малюнок 4.3-Дросельний каскад

Розрахунок робочої точки проводиться за тими ж виразами, що і для попереднього каскаду (4.6, 4.7), але вихідний струм каскаду буде дорівнює струму навантаження:

Тоді робоча точка матиме наступні координати:

Так як дросель по постійному току є короткозамкненим провідником, то напруга живлення буде рівним падіння напруги на транзисторі, тобто Еп = Uкео = 10.71В.

Навантажувальна пряма по змінному струму описується виразом:

(4.13)

Для спрощення тут Тоді зміна напруги на транзисторі дорівнюватиме:

Вид навантажувальних прямих зображений на малюнку (4.4).

Малюнок 4.4-Навантажувальні прямі для дросельного каскаду

Споживана потужність каскадом і розсіюється на транзисторі аналогічно визначається за виразами (4.11, 4.12). У результаті
виходить:

Видно, що потужність розсіювання дорівнює споживаної.

Порівнюючи енергетичні характеристики двох каскадів, можна зробити висновок, що краще взяти дросельний каскад, так як він має найменше споживання, напруга живлення і струм.

4.2 Вибір транзистора кінцевого каскаду

Вибір транзистора здійснюється за наступними граничних параметрів:

- Граничний допустимий струм колектора ;

- Гранично допустима напруга колектор-емітер;

- Гранична потужність, що розсіюється на колекторі.

- Гранична частота підсилення транзистора по струму в схемі з ОЕ.

Цим вимогам задовольняє транзистор КТ939А [3]. Основні технічні характеристики цього транзистора наводяться нижче.

Електричні параметри:

-Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ МГц;

-Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку при В пс;

-Індуктивність базового виведення ;

-Індуктивність емітерного виведення ;

-Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ;

-Ємність колекторного переходу при У пФ.

Граничні експлуатаційні дані:

-Постійна напруга колектор-емітер В;

-Постійний струм колектора мА;

-Постійна розсіює потужність колектора при Тк = 298К Вт;

-Температура переходу К.

4.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора

Оскільки робочі частоти підсилювача більше частоти, то вхідні ємність не буде впливати на характер вхідного опору транзистора на високих частотах, а буде впливати індуктивність висновків транзистора. Ємність можна виключити з еквівалентної схеми, а індуктивність залишити. Еквівалентна односпрямована модель представлена ​​на малюнку (4.5). Опис такої моделі можна знайти в [4].

Малюнок 4.5 - Односпрямована модель транзистора

Малюнок 4.6 - Схема Джиаколетто

Параметри еквівалентної схеми не дані в довіднику, але вони співпадають з параметрами схеми транзистора, запропонованої Джиаколетто [1,4] (рис.4.6).

Вхідна індуктивність:

(4.14)

-Індуктивності висновків бази і емітера.

Вхідний опір:

, (4.15)

де , Причому,

- Напруга, при якому вимірювалося

- Береться з довідника.

Крутизна транзистора:

, (4.16)

де

- Струм в робочій точці в міліамперах

Вихідний опір:

. (4.17)

Вихідна ємність:

. (4.18)

Тоді у відповідність з цими формулами виходять такі значення елементів еквівалентної схеми:

Ом

А / В

Ом

Ом

4.4 Розрахунок ланцюгів термостабілізації

Існує кілька видів схем термостабілізації [5,6]. Використання цих схем залежить від потужності каскаду і вимог до термостабільності. У даній роботі розглянуті такі схеми термостабілізації: емітерна, пасивна колекторна, активна колекторна.

4.4.1 емітерна термостабилизация

Розглянемо еміттерную термостабілізації, схема якої наведена на малюнку (4.7). Метод розрахунку та аналізу емітерний термостабілізації докладно описаний в [5,6].

Малюнок 4.7 - Схема емітерний термостабілізації

При розрахунку елементів схеми вибирається падіння напруги Uе на опорі Rе (в інтервалі 2-5В), розраховуються струм дільника, напруга живлення , Опору. Так як узятий дросельний каскад, то координати робочої точки рівні Uкео = 10.71В і Ікс = 0.154А.

Обрано напруга Uе = 3В.

Струм базового подільника знаходиться за виразом:

(4.19)

де

Опору визначаються виразами:

; (4.20)

; (4.21)

. (4.22)

Напруга живлення :

(4.23)

Після підстановки виходять такі результати:

Ом

Ом

Ом

Потужність, що розсіюється на Rе:

(4.24)

Тоді потужність Pе дорівнює:

4.4.2 Колекторна пасивна термостабилизация

Цей вид термостабілізації [5,6] застосовується в малопотужних каскадах і менш ефективний, ніж дві інші, тому що напруга негативного зворотного зв'язку, що регулює струм через транзистор подається на базу. Розрахунок починають з того, що вибирається напруга Urк в інтервалі 5-10В. Потім розраховуються напруга живлення, струм бази Iб, опору Rб і Rк за виразами:

(4.25)

Малюнок 4.8 - Схема колекторної пасивної термостабілізації

(4.26)

(4.27)

(4.28)

Результатом підстановки буде:

Ом

Ом

Напруга Еп = Uкео, тому що при постійному струмі Urк дорівнює нулю.

Потужність, що розсіюється при такій термостабілізації знаходиться за формулою:

(4.29)

Тоді вийде:

4.4.3 Колекторна активна термостабилизация

В активній колекторної термостабілізації використовується додатковий транзистор, який управляє роботою основного транзистора. Ця схема застосовується в потужних каскадах, де потрібен високий ККД. Її опис і розрахунок можна знайти в [5,6].

Малюнок 4.9 - Схема активної колекторної термостабілізації

Спочатку, при розрахунку вибирається транзистор VT1. Як VT1 обраний КТ361А [3]. Основні технічні параметри наведені нижче.

Електричні параметри:

-Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ;

-Ємність колекторного переходу при У пФ.

Граничні експлуатаційні дані:

-Постійна напруга колектор-емітер В;

-Постійний струм колектора мА;

-Постійна розсіює потужність колектора при Тк = 298К Вт;

Після цього вибирається падіння напруги на резисторі з умови (Нехай В), потім проводиться розрахунок за виразами:

; (4.30)

; (4.31)

; (4.32)

; (4.33)

, (4.34)

; (4.35)

; (4.36)

(4.37)

(4.38)

Після підстановки одержуємо такі значення:

Ом

А

Ом

Ом

Ом

Потужність, що розсіюється на опорі R4 визначається за виразом:

(4.39)

Після підстановки маємо:

У результаті, якщо порівняти всі три види схем термостабілізації, то видно, що краще взяти активну колекторних, так як вона більш економічна. До того ж, у високочастотних транзисторів на високій частоті емітер заземлений, тому емітерна термостабилизация не використовується.

4.5 Розрахунок елементів високочастотної корекції

4.5.1 Розрахунок вихідний коректує ланцюга

З теорії підсилювачів відомо [1,6], що для отримання максимальної вихідної потужності в заданій смузі частот необхідно реалізувати відчувається опір навантаження для внутрішнього генератора транзистора, рівне постійній величині в усьому робочому діапазоні частот. Цього домагаються включенням вихідний ємності транзистора (див. малюнок 4.10) у фільтр нижніх частот, що використовується в якості вихідної коректує ланцюга (ВКЦ). Схема включення ВКЦ наведена на малюнку (4.10).

Малюнок 4.10 - Схема вихідний коректує ланцюга

При роботі підсилювача без ВКЦ модуль коефіцієнта відображення | | відчутного опору навантаження внутрішнього генератора транзистора дорівнює

| | =, (4.40)

а зменшення вихідної потужності щодо максимального значення, обумовлене наявністю Cвих, становить:

, (4.41)

де - Максимальне значення вихідної потужності на частоті за умови рівності нулю ;

- Максимальне значення вихідної потужності на частоті при наявності .

Методика Фано [6] дозволяє при заданій величині і підсилювача таким чином розрахувати елементи ВКЦ і, що максимальне значення модуля коефіцієнта відображення в смузі частот від нуля до мінімально можливо.

Знайдемо - Вихідна ємність транзистора нормована щодо і [6,7]:

(4.42)

.

Малюнок 4.11 - Схема каскаду з ВКЦ

Тепер, згідно з методикою Фано, за таблицею, наведеною в [7], знайдемо найближчим до обчисленого значення і виберемо відповідні йому нормовані величини елементів ВКЦ і, а також -Коефіцієнт, що визначає величину відчутного опору навантаження і модуль коефіцієнта відбиття:

Знайдемо істинні значення елементів за формулами:

; (4.43)

; (4.44)

. (4.45)

У результаті вийде:

нГн;

пФ;

Ом.

4.5.2 Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга

Існує багато міжкаскадних коригувальних ланцюгів для корекції АЧХ, але так як розраховується широкосмуговий підсилювач, то потрібна коригувальна ланцюг, яка забезпечувала б необхідну нерівномірність АЧХ на широкій смузі частот. Цій вимозі відповідає межкаскадная коригувальна ланцюг (МКЦ) третього порядку. Опис ланцюга можна знайти в [6,7].

Схема каскаду по змінному струму наведена на малюнку (4.12).

Малюнок 4.12 - Каскад з межкаскадной корегуючої ланцюгом третього порядку

Використовуючи схему заміщення транзистора наведену на малюнку (4.5), схему (рисунок 4.12) можна представити у вигляді еквівалентної схеми, наведеної на малюнку (4.13).

Малюнок 4.13 - Еквівалентна схема каскаду

При розрахунку ланцюга знаходяться нормовані значення і щодо Т1 і за виразами:

=, (4.46)

= (4.47)

Потім вибираються нормовані значення її елементів з таблиці, виходячи з необхідної нерівномірності АЧХ на каскад. Потрібно врахувати, що елементи, наведені в таблиці, формують АЧХ в діапазоні частот від 0 до. За відомим коефіцієнтам ,, , Які нелінійно залежать від елементів схеми і є коефіцієнтами полінома функції передачі каскаду на транзисторі Т2 [6,7]:

, (4.48)

де - Коефіцієнт посилення каскаду

- Коефіцієнт підсилення по потужності в режимі двостороннього узгодження

розраховуються нормовані значення ,, за формулами [6,7]:

(4.49)

де ;

;

;

;

;

;

;

,

,

= - Нормовані значення, ,.

Після розрахунку , , Проводиться разнорміровка для знаходження дійсних значень елементів за виразами:

,, . (4.50)

В області нижніх частот АЧХ вирівнюється резистором, який розраховується за формулою:

(4.51)

В якості транзистора попереднього каскаду я вибрав КТ939А (його основні характеристики у п.4.2), який буде виконувати роль транзистора Т1 на малюнку (4.13). Тоді елементи, які стоять праворуч і ліворуч від МКЦ, будуть рівні:

Так як на кожен з трьох каскадів доводиться нерівномірність АЧХ по одному децибел, то коефіцієнти, , Будуть рівні відповідно:

Знайдемо нормовані значення ,, щодо Т1 і за виразами (4.49):

,

,

=

Після цього знайдемо всі коефіцієнти для виразів (4.49):

У результаті вийдуть нормовані значення ,, :

Після разнорміровкі за допомогою виразів (4.50) істинні значення будуть мати вигляд:

Коефіцієнт посилення по потужності в режимі двостороннього узгодження:

Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі Т2 буде дорівнює:

або в децибеллах

Сопротіленіе R1 за формулою (4.51) виходить рівним:

Ом

5 Розрахунок попереднього каскаду

Розрахунок предваритетельного каскаду аналогічний розрахунку кінцевого. Але тільки робоча точка транзистора предваритетельного каскаду перебуває з умов роботи кінцевого каскаду.

З метою зменшення кількості джерел харчування доцільно взяти робочу точку транзистора предваритетельного каскаду рівної робочої точці транзистора кінцевого каскаду, тобто Uкео = 10.71В.

Струмом в робочій точці транзистора предваритетельного каскаду є струм в робочій точці транзистора кінцевого каскаду поділений на коефіцієнт передачі каскаду:

(5.1)

Тоді струм в робочій точці транзистора предваритетельного каскаду дорівнює:

Після визначення робочої точки вибирається транзистор з тими самими критеріями, що розглянуті в (п.4.2). Вибраний транзистор КТ939А [3], так як він задовольняє цим вимогам. Основні технічні характеристики цього транзистора було наведено вище (див. п.4.2).

Внаслідок індентичним параметрів транзистора для односпрямованої моделі (див. рис.4.5) з параметрів, розраховані за формулами (4.14 - 4.16), зміняться лише опір і крутість транзистора тому, що змінився струм в робочій точці, який входить до складу висловлювання опору емітера. У результаті параметри односпрямованої моделі будуть наступні:

Ом

А / В

Ом

Ом

Для даного каскаду, як і для кінцевого, зручніше взяти ланцюг активної термостабілізації у зв'язку з особливістю роботи транзистора КТ939А. В якості допоміжного транзистора ланцюга термостабілізації взятий той же самий (КТ361А, див. п.4.4.3), падіння напруги на резисторі я вибрав тим же (В). Після розрахунку за формулами (4.30-4.39) виходять такі значення:

Ом

А

Ом

Ом

Ом

Потужність, що розсіюється на опорі R4:

Перед розрахунком межкаскадной коректує ланцюга зручно взяти МКЦ третього порядку, так як вона забезпечує хорошу корекцію АЧХ на заданій смузі частот.

Для вхідного каскаду був вибраний транзистор КТ996А (див. п.6), який буде виконувати роль транзистора Т1 на малюнку (4.13). Тоді елементи будуть рівні:

Так як на каскад доводиться нерівномірність АЧХ в один децибел, то коефіцієнти ,, залишаться незмінними:

Нормовані значення ,, щодо Т1 і за виразами (4.49) будуть рівні:

,

,

=

Після цього знаходяться коефіцієнти для виразів (4.49):

У результаті вийдуть нормовані значення ,, :

Разнорміруем за допомогою виразів (4.50), тоді істинні значення будуть мати вигляд:

Коефіцієнт посилення по потужності в режимі двостороннього узгодження:

Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі Т2 буде дорівнює:

а в децибеллах

Сопротіленіе R1 знаходиться за формулою (4.51), де в якості навантажувального опору Rн виступає паралельне з'єднання вихідного опору транзистора і активного опору межкаскадной коректує ланцюга кінцевого каскаду.

Опір R1 вийшло рівним:

кОм

6 Розрахунок вхідного каскаду

При розрахунку вхідного каскаду робоча точка транзистора знаходиться з робочою точки транзистора предоконечного каскаду.

Для зменшення числа джерел живлення робоча точка транзистора вхідного каскаду взята рівною робочої точці транзистора предоконечного каскаду (Uкео = 10.71В).

Струм в робочій точці транзистора вхідного каскаду дорівнює струму в робочій точці транзистора предоконечного каскаду поділений на коефіцієнт передачі каскаду:

(6.1)

Тоді струм в робочій точці транзистора вхідного каскаду дорівнює:

Після визначення робочої точки вибирається транзистор з тими самими критеріями, що розглянуті в п.4.2. Був вибраний транзистор КТ996А [3], так як він задовольняє цим вимогам. Основні технічні характеристики цього транзистора було наведено нижче.

Електричні параметри:

-Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ МГц;

-Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ;

-Ємність колекторного переходу при У пФ.

Граничні експлуатаційні дані:

-Постійна напруга колектор-емітер В;

-Постійний струм колектора мА;

-Постійна розсіює потужність колектора Вт;

-Температура переходу С.

Односпрямована модель транзистора вхідного каскаду (див. рис.4.5) розраховується за формулами (4.14 - 4.16). У довідкових даних немає відомостей про вхідний індуктивності, що його беруть рівній половині вхідний індуктивності найближчого аналога, яким є транзистор КТ939А У результаті параметри односпрямованої моделі будуть наступні:

Ом

А / В

Ом

Ом

При відсутності постійної часу ланцюга зворотного зв'язку опір бази так само беруть рівним опору бази аналога (КТ939А).

Як і для предоконечного каскаду, зручніше взяти ланцюг активної колекторної термостабілізації, так як вона має кращі характеристики.

В якості допоміжного транзистора ланцюга термостабілізації обраний КТ361А, падіння напруги на резисторі вибрано тим же (В). Після підстановки у формули (4.30-4.39) виходять такі значення:

Ом

А

Ом

Ом

Ом

При цьому розсіює потужність на опорі R4 дорівнює:

Перед розрахунком межкаскадной коректує ланцюга обрана МКЦ третього порядку, так як вона крім хорошої корекції АЧХ на заданій смузі частот забезпечує і узгодження каскаду.

Так як перед вхідним каскадом знаходиться джерело сігнала.Тогда елементи, що оточують МКЦ, будуть рівні:

На каскад доводиться нерівномірність АЧХ в один децибел, то коефіцієнти, , Залишаться незмінними:

Нормовані значення ,, щодо і опору генератора за виразами (4.49) будуть рівні

,

,

=

Коефіцієнти для виразів (4.49) дорівнюють

Нормовані значення ,, рівні:

Разнорміруем значення ,, за допомогою виразів 4.50, тоді істинні значення будуть мати вигляд:

Коефіцієнт посилення по потужності в режимі двостороннього узгодження:

Тоді коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі буде дорівнює:

а в децибеллах

Сопротіленіе R1 знаходиться за формулою (4.51), де в якості навантажувального опору Rн виступає паралельне з'єднання вихідного опору транзистора і активного опору межкаскадной коректує ланцюга предоконечного каскаду.

Опір R1 вийшло рівним:

кОм

Аналізуючи всі три каскаду, можна сказати, що загальний коефіцієнт посилення підсилювача буде дорівнює:

7 Розрахунок дроселів, блокувальних і розділових конденсаторів

У схемі активної колекторної термостабілізації дросель потрібен для того, щоб збільшити опір гілки, до якої він підключений, до вихідного опору транзистора; забезпечити протікання всій змінної складової струму в навантаження з нижньої частоти заданого частотного діапазону. У результаті, дросель вибирається з умови [1,2]:

(7.1)

або

(7.2)

де - Нижня кругова частота частотного діапазону

- Вихідний опір транзистора

Дроселі розраховані за формулою (7.2) для вхідного, попереднього каскадів будуть рівні:

Для кінцевого каскаду дросель потрібно розраховувати по опору навантаження, так як воно вносить більший вплив. Тоді отримаємо:

У схемі підсилювача на вході і на виході кожного каскаду ставиться розділовий конденсатор, який потрібен для того щоб забезпечити протікання змінного і перешкоджати протіканню постійного струмів, а інакше змінювалася б робоча точка транзистора.

Так як спотворення на низьких частотах в основному визначаються поділу-Тривалість ємністю, то спотворення що припадають на одну ємність рівні відношенню спотворень на нижніх частотах на число ємностей N підсилювача. У результаті спотворення що припадають на одну ємність рівні:

Для розрахунку ємності потрібно її спотворення перевести в рази

Розрахунок ємності здійснюється за формулою [1,2]:

(7.3)

де - Нижня частота

- Опір, що стоїть ліворуч від ємності

- Опір, що стоїть праворуч від ємності

нормовані спотворення в разах

У результаті після підстановки вийде:

Через те, що на високих частотах транзистори стають інерційними, на який-то частоті відбувається набіг фази на 360 градусів. Звідси підсилювальні каскади самопорушувані. Щоб цього не допустити ставиться блокувальний конденсатор, який розриває кільце зворотного зв'язку, і в реультате сигнал іде на "землю".

Блокувальна ємність знаходиться з умови [1,2]:

(7.4)

де - Нижня кругова частота

- Опір в схемі активної колекторної термостабілізації (див. рис.4.9)

Оскільки в підсилювачі три каскаду з трьома схемами термостабілізації, то і блокувальних ємностей буде три.

Тоді ємності будуть рівні:

8 Висновок

Розрахований підсилювач на навантаження Rн = 50 Ом має наступні технічні характеристики:

1 Робоча смуга частот: 50-500 МГц

2 Лінійні спотворення

в області нижніх частот не більше 3 дБ

в області верхніх частот не більше 3 дБ

3 Коефіцієнт посилення 28дБ

4 Амплітуда вихідного напруги Uвих = 7.71 У

5 Харчування однополярне, Eп = 12.6 У

6 Діапазон робочих температур: від +10 до +50 градусів Цельсія

7 Вихідна потужність Р вих = 0.5Вт

Підсилювач має запас по посиленню 8дБ. Це потрібно для того, щоб у разі погіршення підсилювальних властивостей коефіцієнт передачі підсилювача не опускався нижче заданого рівня, визначеного технічним завданням.

					РТФ КП 468740.001 ПЗ
						Літ			Маса		Масштаб
Змін	Лист	Nдокум.	Підпис.	Дата
Виконав		Уткін			ШИРОКОСМУГОВИХ
Перевірив		Тітов			ПІДСИЛЮВАЧ
					НЕЛІНІЙНОГО	Лист				Листів
					Локатор	ТУСУР РТФ
					Принципова	Кафедра РЗИ
					схема	гр. 148-3

Поз. Позна-чення

Найменування

Кол.

Примітка

Транзистори

VT1

КТ996А АА о.339150ТУ

1

VT2

КТ361А фи о.336.201ТУ

1

VT3

КТ939А АА о.339150ТУ

1

VT4

КТ361А фи о.336.201ТУ

1

VT5

КТ939А АА о.339150ТУ

1

VT6

КТ361А фи о.336.201ТУ

1

Конденсатори

С1

КД-2-3.6пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С2

КД-2-16пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С3

КД-2-13пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С4

КД-2-0.22нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С5

КД-2-1.1пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С6

КД-2-6.2пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С7

КД-2-1.3пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С8

КД-2-0.22нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С9

КД-2-1.5пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С10

КД-2-6.8пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С11

КД-2-0.22пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С12

КД-2-0.47нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С13

КД-2-0.62пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С14

КД-2-6.2пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

Котушки індуктивності

L1

Індуктивність 6.8нГн ± 5%

1

L2

Індуктивність 16мкГн ± 5%

1

L3

Індуктивність 7.2нГн ± 5%

1

L4

Індуктивність 12мкГн ± 5%

1

L5

Індуктивність 3.6нГн ± 5%

1

L6

Індуктивність 8.2мкГн ± 5%

1

L7

Індуктивність 16нГн ± 5%

1

РТФ КП 468740.001 ПЗ

Літ

Маса

Масштаб

Змін

Лист

Nдокум.

Підпис.

Дата

Виконав

Уткін

ШИРОКОСМУГОВИХ

Перевір.

Тітов

ПІДСИЛЮВАЧ

НЕЛІНІЙНОГО

Лист

Листів

Локатор

ТУСУР РТФ

Перелік елементів

Кафедра РЗИ

гр. 148-3

Поз. Позна-чення

Найменування

Кол.

Примітка

Резистори

R1

МЛТ - 0.125 - 2.2 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R2

МЛТ - 0.125 - 7.5 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R3

МЛТ - 0.125 - 82 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R4

МЛТ - 0.125 - 16 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R5

МЛТ - 0.125 - 43 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R6

МЛТ - 0.125 - 7.5 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R7

МЛТ - 0.125 - 7.5к Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R8

МЛТ - 0.125 - 82 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R9

МЛТ - 0.125 - 18 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R10

МЛТ - 0.125 - 20 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R11

МЛТ - 0.125 - 5.6 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R12

МЛТ - 0.125 - 3.6кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R13

МЛТ - 0.125 - 39 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R14

МЛТ - 0.125 - 7.5к Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R15

МЛТ - 0.125 - 9.1 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

РТФ КП 468740.001 ПЗ

Літ

Маса

Масштаб

Змін

Лист

Nдокум.

Підпис.

Дата

Виконав

Уткін

ШИРОКОСМУГОВИХ

Перевір.

Тітов

УСІЛІТЕЛЬЛЬ

НЕЛІНІЙНОГО

Лист

Листів

Локатор

ТУСУР РТФ

Перелік елементів

Кафедра РЗИ

гр. 148-3

9 Література

1) Красько О.С. Проектування аналогових електронних пристроїв - Томськ: ТУСУР, 2000.-29с.

2) Мамонкин І.Г. Підсилювальні пристрої. Навчальний посібник для вузів - М.: Зв'язок. 1977

3) Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та великої потужності. Довідник / А.А. Зайцев, А.І. Міркін; Під ред. А.В. Голомедова. - М.: Радіо і зв'язок, 1989 - 640 с.

4) Титов О.А., Бабак Л.І., Черкашин М.В. Розрахунок межкаскадной узгоджуючої ланцюга транзисторного смугового підсилювача потужності. Електронна техніка. Серія НВЧ-техніка. Випуск 1 / 2000

5) Болтовский Ю.Г. Розрахунок ланцюгів термостабілізації електричного режиму транзисторів. Методичні вказівки. - Томськ: ТІАСУР, 1981 р.

6) Широкосмугові радіопередавальні пристрої / Под ред. О.В. Алексєєва. - М.: Зв'язок. 1978.

7) Розрахунок коригувальних ланцюгів широкосмугових підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах. / Титов А.А-http: / / www.referat.ru/referats/015-0030.zip