Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Новгородський державний університет імені Ярослава Мудрого
Кафедра "Радіосистем"
Розрахункова робота з навчальної дисципліни
"Формування та генерування сигналів"
Перевірив:
_______________Голік Ф. В.
"_____"______________ 2005р.
Виконав:
Студент гр. 2012
____________Швейкін Є.Ю.
"_____"______________ 2005р.
1 Вихідні дані
У завданні нам задані такі основні параметри розрахунку попереднього і кінцевого каскадів передавача на біполярних транзисторах:
діапазон робочих частот від 9 до 15 МГц;
вихідна потужність сигналу - 10 Вт;
режим роботи підсилювального каскаду - класу А.
3 Попередній розрахунок
При проектуванні підсилювача його необхідно розраховувати на максимальну потужність, але необхідно також врахувати втрати у вихідний коливальній системі, а також і втрати в антенно-фідерних пристроїв. Таким чином, для обчислення потужності, яку необхідно забезпечити на виході кінцевого каскаду, необхідно знати ККД вихідний коливальної системи та антенно-фідерного пристрою, які ми покладемо рівними 0.9. Таким чином, повна потужність, яка повинна бути забезпечена, на виході кінцевого каскаду обчислюється за формулами:
P ок1 = Pmax + Pmax * (1 - КПДвкс) = 12.5 Вт (1);
4 Розрахунок кінцевого каскаду
Вихідні дані для розрахунку ОК:
f в = 15 МГц (верхня гранична частота);
f н = 9 МГц (нижня гранична частота);
Потужність - 10 Вт
Режим класу А.
Схема кінцевого каскаду представлена на малюнку 1
Малюнок 1-Схема кінцевого каскаду.
По верхній граничній частоті і номінальної потужності підбираємо відповідний транзистор, нам підходить транзистор 2Т903А.
Параметри транзистора 2Т903А:
r нас = 1ом - опір насичення;
r б = 2Ом - опір матеріалу бази;
r е = 0 Ом - опір у ланцюзі емітера;
R УЕ = 100 Ом - опір витоку емітерного переходу;
Е отс = 0.7 В - напруга відсічки;
h 21 ое = 15коеффіціент посилення по струму;
f T = 130 МГц - гранична частота підсилення по струму;
З к = 50 пФ - бар'єрна ємність колекторного переходу;
З ка = 10 пФ - бар'єрна ємність активної частини колекторного переходу;
З е. = 350 пФ - бар'єрна ємність емітерного переходу;
L е = 0.1 нГн - індуктивність емітера;
L б = 20 нГн - індуктивність бази;
U Кдоп = 55 В - максимальне напруження на колекторі;
Е бедоп = 4 В - зворотне постійна напруга на емітерний перехід;
I к0доп = 3 А - постійна складова;
I Кдоп = 8 А - допустимий струм колектора.
Результат розрахунку вхідний (базової) ланцюга:
Результати розрахунку колекторному ланцюзі:
5 Розрахунок предоконечного каскаду
Вихідні дані для розрахунку ПОК:
f в = 15 МГц (верхня гранична частота підсилювача);
f н = 9 МГц (нижня гранична частота підсилювача);
По верхній граничній частоті і номінальної потужності підбираємо відповідний транзистор, нам підходить транзистор 2Т921А.
Малюнок 2-Схема предоконечного каскаду.
Параметри транзистора 2Т921А:
Результат розрахунку вхідний (базової) ланцюга:
Результати розрахунку колекторному ланцюзі:
6 Розрахунок ланцюга міжкаскадного з'єднання
Як ланцюга міжкаскадного з'єднання, між кінцевим і предоконечного каскадами, візьмемо ФНЧ - трансформатор. Схема трансформатора наведена на рис.3.
Вихідні дані для розрахунку МКС:
f в = 15 МГц (верхня гранична частота підсилювача);
f н = 9 МГц (нижня гранична частота підсилювача);
R р = 48 Ом (вихідний опір попереднього каскаду);
R н = 18 Ом (вхідний опір наступного каскаду);
а = 0.043 (допустима нерівномірність коефіцієнта передачі по потужності).
Після виконання розрахунків вийшли наступні номінали елементів:
Ємності | Індуктивності |
1.37E-9 | 7.90E-7 |
2.50E-9 | 4.33E-7 |
Схема ланцюга міжкаскадного з'єднання наведена на рис.3.
Рис.3. Схема ланцюга міжкаскадного з'єднання.
7 Розрахунок вихідний коливальної системи
Вихідні дані для розрахунку ВКС:
f в = 15 МГц (верхня гранична частота підсилювача);
f н = 9 МГц (нижня гранична частота підсилювача);
R н = 50 Ом (опір навантаження);
R вх = 10.6Ом (опір попереднього каскаду);
P вх = 12.5 Вт (потужність на вході ВКС);
P доп = 0.012 Вт (допустима потужність вищих гармонік);
КБВн = 0.9 (допустиме значення коефіцієнта біжучої хвилі навантаження);
КБВвх = 0.7 (допустиме значення коефіцієнта біжучої хвилі на вході ВКС);
При проектуванні вихідних коливальних систем, що встановлюються після кінцевого каскаду підсилювача, на першому плані стоїть забезпечення заданої фільтрації вищих гармонік. Задану фільтрацію гармонік, в першу чергу найбільш інтенсивної - другий і третій. Вихідна коливальна система повинна забезпечити в робочому діапазоні частот підсилювача при заданому рівні коливальної потужності та високому ККД.
Для вибору типу вихідний коливальної системи необхідно обчислити коефіцієнт перекриття робочого діапазону, який обчислюється за формулою:
тому що отриманий коефіцієнт перекриття по частоті Kf = 1.67, то для фільтрації вищих гармонік ВКС можна виконати в відеодного широкодиапазонного не перебудовує фільтра.
При розрахунку отримаємо, що для реалізації фільтру з заданими параметрами буде потрібно один шестиланкових фільтр.
Номінальні значення елементів фільтра рівні:
Ємності | Індуктивності |
Схема фільтра наведена на рисунку 3.
Малюнок 3-Схема вихідний коливальної системи.
6 Висновок
Розроблений мною підсилювач відповідає параметрам мого варіанту:
забезпечує на виході ВКС необхідну потужність (10Вт);
працює в заданому діапазоні частот (від 9 до 15 МГц)
7 Список використаної літератури
Шумилін М. С. Проектування транзисторних каскадів передавачів; - Москва: Радіо і зв'язок, 1987;
Шахгільдян В. В. Проектування радіопередавальних пристроїв, - Москва: Радіо і зв'язок, 1993;
Благовіщенський М.В. Радіопередавальні пристрої., М.: "Радіо і зв'язок", 1982.