Радиоэлектроника

Усилитель систем контроля радиовещательных станций


                          Министерство образования
                            Российской Федерации



                         ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

                        УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
                                   (ТУСУР)



             Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)



              Усилитель систем контроля радиовещательных станций

                      Пояснительная записка к курсовому
    проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»



                                          Выполнил
                                          студент гр.148-3
                                   ______Ямщиков А.Ю.
                                          Проверил
                                          преподаватель каф. РЗИ
                                   ______Титов А.А.



                                    2001

                                   РЕФЕРАТ



    Курсовая работа      32с., 13 рис., 1 табл., 6 источников, 2
приложения.

    УСИЛИТЕЛЬНЫЙ  КАСКАД,  ТРАНЗИСТОР,  КОЭФФИЦИЕНТ  ПЕРЕДАЧИ,    ЧАСТОТНЫЕ
ИСКАЖЕНИЯ,  ДИАПАЗОН  ЧАСТОТ,   НАПРЯЖЕНИЕ,   МОЩНОСТЬ,   ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ,
КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ.
    Объектом исследования в данной курсовой работе являются методы расчета
усилительнх каскадов на основе транзисторов.
        Цель работы - преобрести практические навыки в расчете  усилительных
каскадов на примере решения конкретной задачи.
         В  процессе  работы   производился   расчет   различных   элементов
широкополосного усилителя.
         Пояснительная записка выполнена  в  текстовом  редакторе  Microsoft
Word97.
                                 Содержание

1.Введение..................................................................
                                                    ...................…...5
                                                               2.Техническое
 задание..........….........................................................
                                                                          .6
                                                                 3.Расчётная
 часть…...............….....................................................
                                                                      .....7
                                                       3.1 Определение числа
                    каскадов...................................….......…..…7
              3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ ........….…7
                       3.3 Расчёт выходного каскада……………………………...........….7
                                                         3.3.1 Выбор рабочей
                    точки..…................................………..........….7
                                                                 3.3.2 Выбор
     транзистора........................................………...............11
                   3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора……………….....12
                   3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации……………………...........14
                 3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация.….………………............15
               3.3.4.2 Коллекторная термостабилизация...………........………....16
                    3.3.4.3 Активная коллекторная термостабилизация…..…………17
                        3.3.5 Расчёт корректирующих цепей…………….……..………....18
               3.3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи……….…...........18
                  3.3.5.2 Расчёт межкаскадной КЦ ……………….………...............20
                            3.4 Расчет входного каскада…….………………...……………….22
                               3.4.1 Выбор рабочей точки……………………………….………..22
                   3.4.2 Расчёт эквивалентной схемы транзистора …..…..…………23
                        3.4.3 Расчёт цепи термостабилизации………...…………………..23
                                 3.4.4 Рассчет входной КЦ……………………………….…………24
                          3.5 Расчет дополнительных элементов………………..………….26
                         3.5.1 Расчет разделительных емкостей……………….…………..26
                            3.5.2 Расчет блокировочных емкостей……………………………27
                          3.5.3 Расчет конденсаторов фильтра……...………………………28
                                   3.5.4 Расчет дросселя………………………………………………28
                    4 Расчет коэффициента усиления всего усилителя……...………29
                                        5 Заключение……………………………………………………….30
                                       Приложение А……………………………………………………...31
                                         Приложение Б………………………………………………………32
1.Введение

    В данной курсовой работе требуется рассчитать усилитель систем контроля
радиовещательных  станций.  Этот  усилитель   предназначен   для   повышения
выходной мощности генераторов  стандартных  сигналов,  входящих  в  комплект
аппаратуры  технического  контроля  и   обслуживания   усилителей   мощности
радиовещательных станций работающих в диапазоне средних волн.
    Работа усилителя в составе средств  контроля  предъявляет  к  нему  ряд
противоречивых  требований.  Это   малый   уровень   нелинейных   искажений,
реализация  повышенного  коэффициента  полезного  действия,  по  возможности
полное использование транзисторов усилителя по мощности [1].
    Для наиболее эффективного достижения требуемой  мощности  воспользуемся
мощным ВЧ трансформатором, который задаёт такой  режим  работы  транзистора,
при котором он выдаёт максимальную мощность.  Для  коррекции  АЧХ  усилителя
используются  разные  приёмы:  введение   отрицательных   обратных   связей,
применение  межкаскадных  корректирующих  цепей.   Так   как   проектируемый
усилитель является усилителем  мощности  то  введение  ОС  влечёт  за  собой
потерю мощности в цепях ОС что снижает КПД и следовательно  применять  её  в
данном усилителе не целесообразно.  Применение  межкаскадных  корректирующих
цепей (МКЦ) значительно повышает КПД. В данном усилителе используется МКЦ 3-
го порядка, так как она обладает хорошими частотными свойствами.
    Усилитель систем  контроля  радиовещательных  станций  разработанный  с
использованием транзисторов 2Т947А и  КТ903А,  имеет  следующие  технические
характеристики: полоса рабочих частот  (0.15-2)  МГц;  коэффициент  усиления
48.6 дБ;  неравномерность  амплитудно-частотной  характеристики  +  1,4  дБ;
значение выходной мощности 40 Вт; сопротивление  генератора  и  нагрузки  50
Ом; напряжение питания 24.5 В.
    2. Техническое задание

    Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

 1. Рабочая полоса частот: 0.15-2 МГц
 2. Линейные искажения
           в области нижних частот не более 3 дБ
           в области верхних частот не более 3 дБ
 3. Коэффициент усиления 35 дБ
 4. Мощность выходного сигнала Pвых=40 Вт
 5. Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=50 Ом



    3. Расчётная часть

    3.1 Определение числа каскадов.

    Число каскадов для любого усилителя выбирается исходя  из  того,  какой
коэффициент усиления  должно  обеспечивать  заданное  устройство.  Для  того
чтобы   обеспечить   коэффициент   усиления   35дБ   необходимо    соединить
последовательно два усилительных каскада, так как одним каскадом  невозможно
достичь такого усиления.

      3.2 Распределение линейных искажений в
          области ВЧ

    Расчёт  усилителя  будем  проводить  исходя  из  того,  что   искажения
распределены между каскадами равномерно, и  так  как  используется  всего  2
каскада, а общая неравномерность, должна быть не больше 3  дБ,  то  из  этих
условий находим искажения приходящиеся на 1 каскад:

                                                                       (3.1)

где   Мобщ. – частотные искажения усилителя;
    Мкас. – частотные искажения одного усилительного каскада;
    N – число усилительных каскадов.

        3. Расчёт выходного каскада

      3.3.1 Выбор рабочей точки

    Для расчета рабочей точки найдем выходное  напряжение,  которое  должен
выдавать усилитель, воспользовавшись следующим соотношением:
    [pic]
                    3.1
    Выражая из формулы (4.1)  Uвых  и  подставляя  Rн=50(Ом),  Рвых.=40(Вт)
получим:
    [pic]
Зная выходное напряжение, найдем выходной ток:
    [pic]                                               3.2
      Так как значения выходного напряжения  и  тока  высокие,  то  с  целью
максимального использования выходного транзистора усилителя по мощности,  на
выходе усилителя следует установить трансформатор импедансов 1/9 на  длинных
линиях [2]. Который уменьшает выходное напряжение в 3 раза и  нагрузку  в  9
раз. Тогда исходные параметры примут следующие значения:
    [pic]
    [pic]
    [pic]
    При дальнейшем рассчёте, нужно выбрать по какой  схеме  будет  выполнен
каскад: при  использовании  дросселя  или  активного  сопротивления  в  цепи
коллектора.  Рассмотрим  обе  схемы   и   выберем   ту,   которую   наиболее
целесообразно применить.
    А) Расчёт каскада при  использовании  активного  сопротивления  в  цепи
коллектора:
    Схема каскада представлена на рисунке 3.3.1

    Рисунок  3.3.1  Схема  каскада  с  активным   сопротивлением   в   цепи
коллектора.

    Так как  нагрузкой  каскада  по  переменному  току  является  резистор,
включенный в цепь коллектора - Rк и Rн, при чём Rк выбирается равный Rн,  то
эквивалентное сопротивление – Rэкв, на которое  работает  транзистор,  будет
равным Rн/2. Тогда найдём выходной ток Iвых:
    [pic]=7 (А)                                                    (3.3)
    Ток в рабочей точке найдем по следующей формуле:
    [pic]                                          (3.4)
    Напряжение в рабочей точке найдем по формуле:
    [pic]
    (3.5)
    где [pic] – остаточное напряжение  на  коллекторе  (при  расчёте  берут
равным [pic]). Тогда подставляя численные значения, получим:
    [pic]
    Напряжение питания выбирается равным [pic] плюс падение  напряжения  на
[pic]:
    [pic]                 (3.6)
    Построим нагрузочные прямые по  постоянному  и  переменному  току.  Они
преведены на рисунке 3.3.2.
                                      I, А

                                11
                                5.5
                                                               R~
                                7.7

                                                                       R_


23.5                          46.6                70       U, В
    Рисунок 3.3.2. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
    Произведём рассчёт потребляемой и рассеиваемой на коллекторе  мощности,
используя следующие формулы:
    [pic]                                      3.7

    [pic]                                       3.8

    Б) Расчёт каскада с дросселем в цепи коллектора:
    Схема данного каскада представлена на рисунке 3.3.3.

           [pic]

    Рисунок 3.3.3. Схема каскада с дросселем в цепи коллектора.
    В данном каскаде нагрузкой по переменному току является непосредственно
нагрузочное сопртивление Rн. Тогда выходной ток будет равен::
    [pic]
    Найдем ток и напряжение в рабочей точке:
    [pic]
    [pic]
    Напряжение питания будет равно:
    [pic]
    Построим нагрузочные прямые по  постоянному  и  переменному  току.  Они
представлены на рисунке 3.3.4.

                               I, А

   R_
                                         R~


                              3.85



23.5                          46.6        U, В
    Рисунок 3.3.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
    Определим потребляемую и рассеиваемую мощность транзистора по  формулам
:



    Анализируя  полученные  результаты  можно  прийти   к   выводу,   что
целесообразней использовать каскад с дросселем в цепи коллектора, так как
значительно   снижаются  потребляемая   мощность  и  величина   питающего
напряжения. Результаты выбора рабочей точки двумя способами  приведены  в
таблице 3.1.
    Таблица 3.1.

|            |            |            |            |            |            |
|            |Iко(А)      |Uкэо(В)     |Еп(В)       |Ррасс.(Вт)  |Рпотр(Вт).  |
|            |            |            |            |            |            |
|с Rк        |7.7         |23.5        |69.7        |180         |540         |
|            |            |            |            |            |            |
|без Rк      |3.85        |23.5        |23.5        |90.5        |90.5        |

         3.3.2 Выбор транзистора

      Для выбора транзистора необходимо чтобы  его  параметры  удовлетворяли
следующим условиям:
      [pic][pic][pic]                                            (3.9)
      Из неравенства (3.9) определим значения допустимых параметров:
         [pic]
         [pic]
      Исходя из полученных значений, выберем выходной транзистор 2Т947А.[3]
Транзистор имеет следующие допустимые параметры:
         [pic]
    Его основные технические характеристики приведены ниже.
    Электрические параметры:
1. Постоянная времени цепи обратной связи  при [pic] В [pic]пс;
2. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
[pic];
3. Ёмкость коллекторного перехода при [pic] В [pic]пФ;
4. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;
5. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн.
    Предельные эксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;
2. Постоянный ток коллектора [pic] А;

    3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

    Как показывает практика, даже на умеренно высоких  частотах  транзистор
не является безынерционным прибором.  Очень  удобно  анализировать  свойства
транзистора при  малом  сигнале,  в  широком  диапозоне  частот,  с  помощью
физических эквивалентных схем. Наиболее  полные  из  них  строятся  на  базе
длинных  линий  и  включают  в  себя  ряд   элементов   с   сосредоточенными
параметрами. Существует много разных моделей транзистора.  В  данной  работе
произведён  расчёт  моделей:  схемы  Джиаколетто,  которая  представлена  на
рисунке 3.3.5 и однонаправленной модели цепи на ВЧ.
    А) Расчёт схемы Джиаколетто:
    Схема Джокалетто представлена на рисунке 3.3.5.

    [pic]

                      Рисунок 3.3.5 Схема Джиаколетто.
    Расчитаем  элементы  схемы,  воспользовавшись  справочными  данными   и
приведенными ниже формулами.
    Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи  сопротивление
базового перехода по формуле:
        [pic][pic]                                            (3.10)
    При чём [pic] и [pic] доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А
так как справочные данные  приведены  при  разных  значениях  напряжний,  то
необходимо воспользоваться формулой перехода,  которая  позволяет  вычислить
[pic] при любом значении напряжения Uкэ:
    [pic]                                    (3.11)
В нашем случае получаем:
    [pic]
Подставим полученное значение в формулу:
[pic], тогда [pic] (Сим)                 (3.12)
Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:
[pic],                                                   (2.11)
где, [pic] – сопротивление эмиттеного перехода транзистора.
Тогда [pic]
Емкость эмиттерного перехода: [pic]
Выходное сопртивление транзистора:
[pic]                                                    (3.13)
Из формулы (3.13) найдем проводимость:
[pic]                                                 (3.14)
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:
[pic]
Крутизну транзистора определим по формуле:[pic] (3.15)
Подставляя численные значения получим:
[pic]

    Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:
    Однонаправленная  модель  является   эквивалентной   схемой   замещения
транзистора, так же  как  и  схема  Джиаколетто.  Схема  представляет  собой
высокочастотную  модель,  которая  изображена  на  рисунке   3.3.6.   Полное
описание однонаправленной модели можно найти в [4].
        [pic]
                            Рисунок 3.3.6
    Параметры эквивалентной схемы рассчитываем по приведённым ниже
формулам.
    Входная индуктивность:
    [pic],
    где [pic]–индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из
справочных данных.
    Входное сопротивление равно сопротивлению базы в схеме Джиаколетто:
    [pic]
    Выходное сопротивление имеет значение:
    [pic]
    Выходная ёмкость имеет значение:
    [pic]

    3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации

    Выбор схемы обеспечения исходного режима транзисторного каскада  тесным
образом связан с температурной стабилизацией положения  рабочей  точки  [5].
Это объясняется  тем,  что  ВАХ  транзисторов  зависят  от  температуры  р-n
переходов и, следовательно от температуры окружающей среды. Это  приводит  к
смещению статических характеристик, чем обуславливается не только  изменения
усилительных параметров  транзистора  в  рабочей  точке,  но  и  приводит  к
перемещению  рабочей  точки,   что   приводит   к   изменению   усилительных
параметров.
    При расчёте цепей термостабилизации нужно для  начала  выбрать  вариант
схемы. Существует несколько  вариантов  схем  термостабилизации:  эмиттерная
стабилизация,   коллекторная   стабилизация    и    активная    коллекторная
стабилизация. Их использование  зависит  от  мощности  каскада  и  от  того,
насколько жёсткие требования предъявляются  к  термостабильности.  В  данной
работе  рассмотрены  две   схемы:   эмиттерная   и   активная   коллекторная
стабилизации.

3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация.

    Эмитерная стабилизация применяется в основном в маломощных  каскадах  и
является  достаточно  простой  в  расчёте  и  при  этом  эффективной.  Схема
эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.7.
    Рисунок 3.3.7 Схема эмиттерной термостабилизации
    Расчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:
[pic]                                                          (3.16)
[pic]                                                          (3.17)
[pic]                                                          (3.18)
[pic]                                              (3.19)
[pic]                                                    (3.20)
[pic]                                                    (3.21)
[pic]                                                    (3.22)
[pic]где Iдел. – ток делителя;
  PRэ – мощность рассеиваемая на резисторе Rэ .
      Выберем напряжение Uэ=3В и по  приведенной  формуле  (3.16)  определим
сопротивление Rэ :
[pic]
      Базовый ток найдем из формулы (3.17).
[pic]
      Ток делителя рассчитываем по формуле (3.18).
[pic]
      Определим напряжение питания по формуле (3.21).
[pic]
       Значения   сопротивлений   базового   делителя   найдем   из   формул
(3.19,3.20).
[pic]
[pic][pic]
      Мощность, рассеиваемая  на  резисторе  Rэ  рассчитывается  по  формуле
(3.22).
[pic][pic]


    3.3.4.2 Коллекторная термостабилизация

    Наиболее  экономичной  и  простейшей  из  всех  схем  термостабилизации
является  коллекторная  стабилизация.  Стабилизация  положения  точки  покоя
осуществляется отрицательной параллельной  обратной  связью  по  напряжению,
снимаемой с коллектора  транзистора.  Схема  коллекторной  термостабилизации
представлена на рисунке 3.3.8.



            Рисунок 3.3.8 – Схема коллекторной термостабилизации.

      Расчитаем основные элементы схемы по следующим формулам
[pic]
[pic]                                                          (3.22)
[pic]                                                    (3.23)
[pic]                                                    (3.24)
      Выберем напряжение URк=5В и расчитаем  значение  сопротивления  Rк  по
формуле (3.22):
[pic]
      Базовый ток найдем из формулы (3.17):
[pic]
      Зная базовый ток, рассчитаем сопротивление Rб по формуле (3.23):
[pic]
      Определим рассеиваемую мощность на резисторе Rк по формуле (3.24):
[pic]

    3.3.4.3 Активная коллекторная термостабилизация

       В  данном  курсовом  проекте   использована   активная   коллекторная
термостабилизация,  которая  является  достаточно   эффективной   в   мощных
усилительных  каскадах.  Схема   активной   коллекторной   термостабилизации
изображена на рисунке 3.3.9 [6].
          [pic]

        Рисунок 3.3.9  Схема активной коллекторной термостабилизации.
    В качестве VT1 возьмём КТ814. Выбираем падение напряжения на  резисторе
[pic]  из  условия  [pic](пусть  [pic]В),  тогда  [pic].  Затем   производим
следующий расчёт:
    [pic];
                 (3.25)
    [pic];
            (3.26)
    [pic];
       (3.27)
    [pic];
          (3.28)
    [pic],
          (3.28)
    где [pic] – статический коэффициент  передачи  тока  транзистора  КТ361
включенного по схеме с ОБ;
    [pic];
          (3.29)
    [pic];
             (3.30)
    [pic].
     (3.31)
    Получаем следующие значения:
    [pic]Ом;
    [pic]мА;
    [pic]В;
    [pic]А;
    [pic]А;
    [pic]Ом;
    [pic]кОм.
    [pic] Ом.
    Величина  индуктивности  дросселя  выбирается  таким   образом,   чтобы
переменная составляющая  тока  не  заземлялась  через  источник  питания,  а
величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор  транзистора
VT1 по переменному току был заземлён.
    Как было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в  мощных  каскадах
применять “невыгодно” так как на  резисторе,  включённом  в  цепь  эмиттера,
расходуется большая мощность, поэтому  в  нашем  случае  необходимо  выбрать
активную коллекторную стабилизацию.


    3.3.5 Расчёт корректирующих цепей

    3.3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи

      Для того чтобы сигнал был передан от  одного  каскада  многокаскадного
усилителя к  другому,  без  потерь  сигнала,  используется  последовательное
соединение  корректирующих  цепей  (КЦ)  и  усилительных  элементов.  Пример
построения такой схемы усилителя по  переменному  току  показан  на  рисунке
3.3.10.

                                    [pic]

          Рисунок 3.3.10. Схема усилителя с корректирующими цепями
      Расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся  с  использованием
эквивалентной схемы замещения транзистора  приведенной  на  рисунке  3.3.10.
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.  Это  можно   реализовать,   включив   выходную   емкость
транзистора  в фильтр нижних частот, используемый в  качестве  выходной  КЦ.
Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 3.3.11 [6].

    [pic]


            Рисунок 3.3.11. – Схема выходной корректирующей цепи

       Выходную  корректирующую  цепь  можно  рассчитать  с   использованием
методики Фано, которая подробно описана в  методическом  пособии  [6].  Зная
Свых и fв  можно рассчитать элементы L1 и C1
      Рассчитаем нормированное значение Свыхн по следующей формуле:
[pic]                                              (3.32)
      Подставляя соответсвующие значения получим:
      [pic]
      Основываясь на данные таблицы,  которая  представлена  в  методическом
пособии  [6],   по   значению   нормированной   выходной   емкости   находим
нормированные значения L1 и C1, а так же коэффициент  (.  Получим  следующие
значения:
      [pic][pic]
      Разнормируем полученные значения. В результате получим:
[pic]

    3.3.5.2 Расчёт межкаскадной корректирующей цепи.

      В данном  усилителе  имеются  две  межкаскадные  корректирующие  цепи,
служащие  для  подачи  питающих   напряжений   на   электроды   усилительных
элементов, а также придания усилителю определенных свойств. Это цепи,  между
выходным  и  предоконечным  каскадами,  и  между  предоконечным  и   входным
каскадами. В данном случае применена корректирующая цепь  третьего  порядка,
которая  изображена  на  рисунке  3.3.12.  Цепь  такого  вида   обеспечивает
реализацию усилительного каскада с заданной неравномерностью АЧХ, лежащей  в
пределах  необходимых  отклонений  (повышение  или  понижение)  с  заданными
частотными искажениями [6].

                                        [pic]
     Рисунок 3.3.12. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка.

    При расчёте используются однонаправленные  модели  на  ВЧ  выходного  и
предоконечного  транзисторов.   Возникает   задача:   выбор   предоконечного
транзистора.  Обычно  он  выбирается  ориентировочно.  В  качестве  входного
усилительного элемента VT1 используется транзистор КТ903А
      При расчёте будут использоваться коэффициенты:  [pic],  [pic],  [pic],
значения которых берутся исходя из заданной  неравномерности  АЧХ.  В  нашем
случае берем их равными 2.77, 2.13, 2.46, что соответствует  неравномерности
АЧХ 1.4дБ на каждый каскад. После  находят  нормированные  значения  Свых.н,
Lвх.н и Rвх.н по следующим формулам:
[pic]                                              (3.36)
[pic]                                                    (3.37)
[pic]                                                    (3.38)
Подставим исходные параметры и в результате получим:
      [pic]
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
[pic];                            (3.39)
[pic];                                       (3.40)
[pic];                            (3.41)
получим:
[pic]
Отсюда найдем нормированные значения [pic], [pic], и [pic]:
    [pic]        (3.42)
где   [pic];                                 (3.43)
    [pic];
    [pic];
    [pic].
При расчете получим:
[pic]
и в результате получим следующие значения:
[pic]
Рассчитаем дополнительные параметры:
[pic]                        (3.44)
[pic]            (3.45)
где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.
Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор [pic],
рассчитываемый по формуле:
[pic]                                   (3.46)
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
[pic],        [pic],    [pic],               (3.47)
[pic]
[pic]
 [pic]
      Коэффициент усиления рассчитаем по формуле:
[pic]                                         (3.48)

        4. Расчёт входного каскада

      3.4.1 Выбор рабочей точки

       Входной  каскад  выполнен  на  транзисторе  КТ903А.  Для  того  чтобы
усилитель имел один источник питания, необходимо напряжение в рабочей  точке
оставить неизменным, то есть можно записать:
[pic]
       Ток  в  рабочей  точке  изменяется  в  соответствии  с  коэффициентом
усиления межкаскадной  корректирующей  цепи,  которая  рассчитана  в  пункте
3.3.5.2.
[pic]
    3.4.2 Расчет эквивалентной схемы транзистора

    Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2, его название КТ903А,
осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в  пункте  3.3.2.
Этим  требованиям  отвечает  транзистор  КТ903А.  Его  основные  технические
характеристики приведены ниже.
    Электрические параметры:
     1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ 50(МГц);
     2. Постоянная времени цепи обратной связи 500пс;
     3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic];
     4. Ёмкость коллекторного перехода при [pic]В [pic]пФ;
     5. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;
     6. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн.
    Предельные эксплуатационные данные:
     1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;
     2. Постоянный ток коллектора [pic]А;
     3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Pк=30 Вт.
    Эквивалентная схема имеет тот же вид, что  и  схема  представленная  на
рисунке 3.3.5. Расчёт её элементов производится по формулам,  приведённым  в
пункте 3.3.3.
    [pic]нГн;
    [pic]пФ;
    [pic]Ом
    [pic]Ом;
    [pic]Ом;
    [pic]пФ.

3.4.3 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 [pic] будет иметь другое значение.  Оно  будет
равно  значению  [pic]  выходного  транзистора  в  5.343  раз  меньше,   что
соответствует коффициенту передачи выходного транзистора.
    В качестве VT1  возьмём  тот  же  транзистор  КТ814.  Выбираем  падение
напряжения на резисторе [pic] из условия [pic](пусть [pic]В),  тогда  [pic].
В результате получаем следующее значение:
    [pic] Ом;
    [pic]А;
    [pic]В;
         [pic]А;
    [pic]А;
    [pic]Ом;
    [pic]Ом.
        [pic] Ом
     На этом расчёт термостабилизации закончен.

    3.4.4 Расчёт входной КЦ

    В  качестве  входной  корректирующей  цепи  используется   межкаскадная
корректирующая цепь третьего  порядка.  Эквивалентная  схема  изображена  на
рисунке 3.3.13.
Рисунок 3.3.13 – Эквивалентная схема каскада

Рассчитаем элементы МКЦ.
       Выходными  параметрами  в  данном  случае  будут  являться  параметры
генератора.
[pic]
      Значения входных  параметров  транзистора  КТ903А  возьмем  из  пункта
3.4.3.
      [pic]
      Нагрузкой для входного каскада является параллельное соединение  Rвых.
транзистора  и  R1  .Где  R1–   сопротивление,   входящее   в   межкаскадную
корректирующую цепь, рассчитанное в пункте 3.4.5.
      [pic]
      Нормируем    входные    и    выходные    параметры     по     формулам
(3.38.1,3.38.2,3.38.3)
[pic]
[pic]
[pic]
Для нахождения нормированных значений С1  ,  С2  ,  L1  определим  следующие
коэффициенты по формулам (3.39-3.43).
    Нормированные значения элементов С1 , С2 , L1 найдем по соответствующим
формулам:
    [pic]
    [pic]
    Найдем нормированные значения элементов С1 , С2 , L1:
    [pic]
    Рассчитаем коэффициент усиления по формулам (3.45,3.48):
    [pic]
      Найдем значения элементов МКЦ из формул (3.46,3.47):
      [pic]

        5. Расчёт дополнительных элементов

    3.5.1 Расчёт разделительных ёмкостей.

Расчитаем разделительные конденсаторы по следующей формуле [3]:
[pic]                                         (3.49)
где Yн – искажения приходящиеся на каждый конденсатор;
          R1 – выходное сопротивление транзистора;
          R2 – сопротивление нагрузки;
       В нашем случае число разделительных конденсаторов будет  равно  трем.
Расчитаем разделительные конденсаторы С1 , С6 , С11 , которые изображены  на
принципиальной схеме (см. Приложение А). Искажения, приходящиеся  на  каждый
конденсатор, будут равны:
[pic]
       Рассчитаем значение конденсаторов С1 , С6 , С11 по формуле (3.49).
[pic]
[pic]
[pic]

    3.5.2 Расчёт блокировочных емкостей.

    Блокировочные конденсаторы С4 , С9, определим из следующего условия  :
    [pic]                                                     (3.50)
    где  R  –  это  сопротивление  R2   в   схеме   активной   коллекторной
термостабилизации.
    Выражая из соотношения (3.50) емкость С, получим:
    [pic]                                                    (3.51)
    Определим значения емкостей С4 , С9 по формуле (3.51):
    [pic]
    [pic]
    3.5.3 Расчёт конденсаторов фильтра.

    Конденсаторы фильтра С5, С10, определим из следующего условия:
    [pic]                                                     (3.52)
    где   R-это   сопротивление   R4   в   схеме   активной    коллекторной
термостабилизации. Подставляя численные значения получаем:
    [pic]
    [pic]

    3.5.4 Расчёт дросселя.

    Расчитаем  дроссель  Lк  в  цепи  коллектора   исходя   из   следующего
соотношения:
    [pic]                                                (3.53)
где (R//C) – параллельное соединение элементов МКЦ.
    Выражая из соотношения (3.53) Lк,  получим:
    [pic]                                                (3.54)
Определим численные значения индуктивностей L2 , L4, по формуле (3.54).
    [pic]
    [pic]
4 Расчет коэффициента усиления всего усилителя

    На общий коэффициент усиления влияют предоконечный, оконечний и входной
каскады:
[pic],
и переведем его в децибелы:
[pic]
                                5 Заключение

      В результате работы был рассчитан усилитель, который  имеет  следующие
параметры:
      1.Рабочая полоса частот 0.15 – 2МГц.
      2.Допустимые частотные искажения 3дБ.
      3.Коэффициент усиления 48.6дБ.
      4.Питание Еп =24.5В.
      5.Выходная мощность Рвых.=40Вт.
      Усилитель имеет запас по усилению 13.6дБ,  это  необходимо  для  того,
чтобы  в  случае  ухудшения  параметров  отдельных   элементов   коэффициент
передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня.



                       Список используемых источников.

1 Широкополосные радиопередающие устройства /Алексеев О.В.,  Головков  А.А.,
Полевой В.В., Соловьев А.А.; Под ред. О.В. Алексеева.- М.: Связь. 1978 г.
2. Цыкин Г.С. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1971.-367с.
3.  Полупроводниковые  приборы.  Транзисторы  средней  и  большой  мощности:
   Справочник/А.А. Зайцев и др. Под ред. А.В.Голомедова.-М.: Радио и  Связь,
   1989.-640 с.:Ил.
4 Горбань Б.Г. Широкополосные усилители  на  транзисторах.  –  М.:  Энергия,
1975.-248с.
5  Мамонкин И.Г.  Усилительные устройства:  Учебное  пособие  для  вузов.  –
М.: Связь,  1977.
6  Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных      усилительных
каскадов на биполярных транзисторах – http://referat.ru/download/ref-
2764.zip

|                                                                                 |
|                                                                                 |
|  |   |          |     |    |                                                   |
|  |   |          |     |    |РТФ КП 468740.001 ПЗ                               |
|  |   |          |     |    |                                                   |
|  |   |          |     |    |У С И Л И Т Е Л Ь         |Лит  |Масса |Масштаб  |
|Из|Лис|Nдокум.   |Подп.|Дата|С И С Т Е М               | | | |      |         |
|м |т  |          |     |    |                          | | | |      |         |
|Выполн|Ямщиков   |     |    |К О Н Т Р О Л Я           | | | |      |         |
|ил    |          |     |    |                          | | | |      |         |
|Провер|Титов     |     |    |Р А Д И О В Е Щ А Т Е ЛЬ Н| | | |      |         |
|ил    |          |     |    |Ы Х                       | | | |      |         |
|      |          |     |    |С Т А Н Ц И Й             |Лист     |Листов       |
|      |          |     |    |                          |ТУСУР РТФ               |
|      |          |     |    |Принципиальная            |Кафедра РЗИ             |
|      |          |     |    |схема                     |гр. 148-3               |
|Поз.   |                                   |     |                            |
|Обозна-|Наименование                       |Кол. |Примечание                  |
|       |                                   |     |                            |
|Чение  |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Транзисторы                        |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|VT1    |КТ903А                             |1    |                            |
|VT2    |КТ814                              |1    |                            |
|VT3    |КТ947А                             |1    |                            |
|VT4    |КТ814                              |1    |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Конденсаторы                       |     |                            |
|С1     |КД-2-43нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ       |1    |                            |
|С2     |КД-2-4.3нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С3     |КД-2-6.2нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С4     |КД-2-15нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ       |1    |                            |
|С5     |КД-2-11мкФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С6     |КД-2-2.8нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С7     |КД-2-10нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ       |1    |                            |
|С8     |КД-2-9.1нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С9     |КД-2-75нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ       |1    |                            |
|С10    |КД-2-62мкФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С11    |КД-2-360нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ      |1    |                            |
|С12    |КД-2-1нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ        |1    |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Катушки индуктивности              |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|L1     |Индуктивность 920нГн (5(           |1    |                            |
|L2     |Индуктивность 300мкГн (5(          |1    |                            |
|L3     |Индуктивность 600нГн (5(           |1    |                            |
|L4     |Индуктивность 1мГн (5(             |1    |                            |
|L5     |Индуктивность 86нГн (5(            |1    |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Трансформаторы                     |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Трансформатор                      |1    |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
| |   |         |     |   |                                                    |
| |   |         |     |   |РТФ КП 468740.001 ПЗ                                |
| |   |         |     |   |                                                    |
| |   |         |     |   |У С И Л И Т Е Л Ь             |Лит  |Масса |Масшта|
| |   |         |     |   |                              |     |      |б     |
|И|Лис|Nдокум.  |Подп.|Дат|С И С Т Е М                   | | | |      |      |
|з|т  |         |     |а  |                              | | | |      |      |
|м|   |         |     |   |                              | | | |      |      |
|Выполн|Ямщиков  |     |   |К О Н Т Р О Л Я               | | | |      |      |
|ил    |         |     |   |                              | | | |      |      |
|Провер|Титов    |     |   |Р А Д И О В Е Щ А Т Е ЛЬ Н Ы Х| | | |      |      |
|.     |         |     |   |                              | | | |      |      |
|      |         |     |   |С Т А Н Ц И Й                 |Лист   |Листов      |
|      |         |     |   |                              |ТУСУР РТФ            |
|      |         |     |   |Перечень элементов            |Кафедра РЗИ          |
|      |         |     |   |                              |гр. 148-3            |
|Поз.   |                                   |     |                            |
|Обозна-|Наименование                       |Кол. |Примечание                  |
|       |                                   |     |                            |
|Чение  |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |Резисторы                          |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|R1     |МЛТ – 0.25 – 28.4 Ом               |1    |                            |
|       |(5(ГОСТ7113-77                     |     |                            |
|R2     |МЛТ – 0.25 – 690 Ом  (5(ГОСТ7113-77|1    |                            |
|R3     |МЛТ – 0.25 – 43 Ом  (5(ГОСТ7113-77 |1    |                            |
|R4     |МЛТ – 0.25 – 11 Ом  (5(ГОСТ7113-77 |1    |                            |
|R5     |МЛТ – 0.25 – 1.3 Ом  (5(ГОСТ7113-77|1    |                            |
|R6     |МЛТ – 0.25 – 110 Ом  (5(ГОСТ7113-77|1    |                            |
|R7     |МЛТ – 0.25 – 150 Ом  (5(ГОСТ7113-77|1    |                            |
|R8     |МЛТ – 0.25 – 1.5 кОм               |1    |                            |
|       |(5(ГОСТ7113-77                     |     |                            |
|R9     |МЛТ – 0.25 – 110 Ом                |1    |                            |
|       |(10(ГОСТ7113-77                    |     |                            |
|R10    |МЛТ – 0.125 – 0.27 Ом              |1    |                            |
|       |(10(ГОСТ7113-77                    |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
|       |                                   |     |                            |
| |   |         |     |   |                                                    |
| |   |         |     |   |РТФ КП 468740.001 ПЗ                                |
| |   |         |     |   |                                                    |
| |   |         |     |   |У С И Л И Т Е Л Ь             |Лит  |Масса |Масшта|
| |   |         |     |   |                              |     |      |б     |
|И|Лис|Nдокум.  |Подп.|Дат|С И С Т Е М                   | | | |      |      |
|з|т  |         |     |а  |                              | | | |      |      |
|м|   |         |     |   |                              | | | |      |      |
|Выполн|Ямщиков  |     |   |К О Н Т Р О Л Я               | | | |      |      |
|ил    |         |     |   |                              | | | |      |      |
|Провер|Титов    |     |   |Р А Д И О В Е Щ А Т Е ЛЬ Н Ы Х| | | |      |      |
|.     |         |     |   |                              | | | |      |      |
|      |         |     |   |С Т А Н Ц И Й                 |Лист   |Листов      |
|      |         |     |   |                              |ТУСУР РТФ            |
|      |         |     |   |Перечень элементов            |Кафедра РЗИ          |
|      |         |     |   |                              |гр. 148-3            |

-----------------------



[pic] EMBED Equation.3  [pic]

[pic]

[pic]



[pic]



[pic]



[pic]



[pic]



[pic]



[pic]

[pic]





смотреть на рефераты похожие на "Усилитель систем контроля радиовещательных станций "