--PAGE_BREAK-- (2.9)
При чём и доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А так как справочные данные приведены при разных напряжниях, необходимо воспользоваться формулой перехода, котоая позволяет вычислить при любом значении напряжения Uкэ:
(2.10)
в нашем случае:
Подставим полученное значение в формулу :
, тогда
Найдем значения остальных элементов схемы:
, где (2.11)
– сопротивление эмиттеного перехода транзистора
Тогда
Емкость эмиттерного перехода:
Выходное сопртивление транзистора:
(2.12)
(2.13)
Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:
Схема однонаправленной модели на ВЧ представлена на рисунке 3.3.8 Описание такой модели можно найти в [3].
Рисунок 3.3.8 однонаправленная модель транзистора
Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.
Входная индуктивность:
,
где –индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из справочных данных.
Входное сопротивление:
, (3.3.4)
Выходное сопротивление имеет такое же значение, как и в схеме Джиаколетто:
.
Выходная ёмкость- это значение ёмкости вычисленное в рабочей точке:
.
3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации
При расчёте цепей термостабилизации нужно для начала выбрать вариант схемы. Существует несколько вариантов схем термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. Рассмотрим эти схемы.
3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация
Эмитерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах и является достачно простой в расчёте и при этом эффективной. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.9. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [4].
Рисунок 3.3.9 эммитерная термостабилизация
Расчёт производится по следующей схеме:
1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя , а также напряжение питания ;
2. Затем рассчитываются .
Напряжение эмиттера выбирается равным . Ток делителя выбирается равным , где — базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
мА.
А
Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле В. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
Ом;
Ом;
Ом;
3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация
Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.10. Её описание и расчёт можно найти в [5].
Рисунок 3.3.10 Схема активной коллекторной термостабилизации.
В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . Затем производим следующий расчёт:
; (3.3.11)
; (3.3.12)
; (3.3.13)
; (3.3.14)
, (3.3.15)
где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;
; (3.3.16)
; (3.3.17)
. (3.3.18)
Получаем следующие значения:
Ом;
мА;
В;
А;
А;
Ом;
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.
3.3.4.3 Пассивная 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 стабилизации представлена на рисунке 3.3.11.
Рисунок 3.3.11 Схема пассивной коллекторной термостабилизации
Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:
Выберем напряжение URк=5В и рассчитаем значение сопротивления Rк.
Зная базовый ток рассчитаем сопротивление Rб
Определим рассеиваемую мощность на резисторе Rк
Как было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в мощных каскадах применять “невыгодно” так как на резисторе, включённом в цепь эмиттера, расходуется большая мощность. В нашем случае лучше выбрать активную коллекторную стабилизацию.
3.4 Расчёт входного каскада
3.4.1 Выбор 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 должна 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=0.4/2.058= 0.19 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе Pк= Uк0 Iк0=2.85 Вт.
3.4.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2 Выбор входного транзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ913А. Его основные технические характеристики приведены ниже.[1]
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
Эквивалентная схема имеет тот же вид, что и схема представленная на рисунке 3.3. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым в пункте 3.3.3.
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
Ом;
пФ.
3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации
Для входного каскада также выбрана активная коллекторная термостабилизация.
В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . Затем производим следующий расчёт:
; (3.3.11)
; (3.3.12)
; (3.3.13)
; (3.3.14)
, (3.3.15)
где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;
; (3.3.16)
; (3.3.17)
. (3.3.18)
Получаем следующие значения:
Ом;
мА;
В;
А;
А;
Ом;
кОм
3.5 Расчёт корректирующих цепей
3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи
Расчёт всех КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [2]. Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.12
Рисунок 3.3.12 Схема выходной корректирующей цепи
Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [2]. Зная Свых и fв можно рассчитать элементы L1 и C1.
Найдём – выходное сопротивление транзистора нормированное относительно и .
(3.5.1)
.
Теперь по таблице приведённой в [2] найдём ближайшее к рассчитанному значение и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ и .
Найдём истинные значения элементов по формулам:
; (3.5.2)
; (3.5.3)
. Гн; (3.5.4)
Ф;
3.5.2 Расчёт межкаскадной КЦ
В данном усилителе имеются две МКЦ: между входным каскадом и каскадом со сложением напряжений и на входе усилителя. Это корректирующие цепи третьеого порядка. Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с наклоном АЧХ, лежащим в пределах необходимых отклонений (повышение или понижение) с заданными частотными искажениями [2].
Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, находящейся между входным каскадом и каскадом со сложением напряжений:
Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.3.13
Рисунок 3.3.13. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка
При расчёте используются однонаправленные модели на ВЧ входного и предоконечного транзисторов. В схеме со сложением напряжений оба транзистора выбираются одинаковыми. Возникает задача: выбор предоконечного транзистора. Обычно его выбирают ориентировочно, и если полученные результаты будут удовлетворять его оставляют.
Для нашего случая возьмём транзистор КТ913А (VT1), который имеет следующие эквивалентные параметры:
Свых=5.5 пФ
Rвых=55 Ом
И транзистор КТ 934Б (VT2), имеющий следующие эквивалентные параметры:
Lвх=3.8 нГн
Rвх=0.366 Ом
При расчёте будут использоваться коэффициенты: , , , значения которых берутся исходя из заданной неравномерности АЧХ. Таблица коэффициентов приведена в методическом пособии [2] 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:
,
,
= - нормированные значения , , .
Подставим исходные параметры и в результате получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
; (2.32)
;
получим:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
где ; (2.33)
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
Рассчитаем дополнительные параметры:
(2.34)
(2.35)
где S210 — коэффициент передачи оконечного каскада.
Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:
(2.36)
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , , (2.37)
3.5.3 Расчёт входной КЦ
Схема входной КЦ представлена на рисунке 3.5.14. Её расчёт, а также табличные значения аналогичны описанным в пункте 3.5.1.
Рисунок 3.5.14 входная коректирующая цепь
Расчитаем входную коректирующую цепь:
,
,
= - нормированные значения , , .
Подставим исходные параметры и в результате получим:
Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:
;
; (2.32)
;
получим:
Отсюда найдем нормированные значения , , и :
где ; (2.33)
;
;
.
При расчете получим:
и в результате:
Рассчитаем дополнительные параметры:
(2.34)
(2.35)
где S210 — коэффициент передачи оконечного каскада.
Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:
(2.36)
Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:
, , , (2.37)
На этом расчёт входного каскада закончен.
3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей
Дроссель в коллекторной цепи каскадов ставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величина выбирается исходя из условия:
. (3.6.3)
мкГн.
Сопротивление и емкость обратной связи, стоящие в цепи базы выходного транзистора расчитаем по формулам:
Подставив значения получим:
Разделительные емкости.
Устройство имеет 4 реактивных элемента, вносящих частотные искажения на низких частотах. Эти элементы – разделительные емкости. Каждая из этих емкостей по техническому заданию должна вносить не более 0.75 дБ частотных искажений. Номинал каждой емкости с учетом заданных искажений и обвязывающих сопротивлений рассчитывается по формуле: (1.38)
где Yн – заданные искажения; R1 и R2 – обвязывающие сопротивления, Ом; wн – нижняя частота, рад/сек.
Приведем искажения, заданные в децибелах: , (1.39)
где М – частотные искажения, приходящиеся на каскад, Дб. Тогда
Номинал разделительной емкости оконечного каскада:
Номинал разделительной емкости стоящей в цепи коллектора транзистора с общим эмиттером в каскаде со сложением напряжений:
продолжение
--PAGE_BREAK--