Выходная корректирующая цепь

Расчёт всех КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [4]. Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 15. Найдём – выходное сопротивление транзистора нормированное относительно и .

(31)

Рисунок 16 – Схема выходной корректирующей цепи

Теперь по таблице приведённой в [4] найдём ближайшее к рассчитанному значение и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ и , а также – коэффициент, определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки и модуль коэффициента отражения .

Найдём истинные значения элементов по формулам:

; (32)

; (33)

. (34)

нГн;

пФ;

Ом.

Рассчитаем частотные искажения в области ВЧ, вносимые выходной цепью:

, (35)

,

дБ.

3.1.6.2 Расчёт межкаскадной КЦ

Схема МКЦ представлена на рисунке 16. Это корректирующая цепь четвёртого порядка, нормированные значения её элементов выбираются из таблицы, которую можно найти в [4], исходя из требуемой формы и неравномерности АЧХ. Нужно учесть,чтоэлементы, приведённые в таблице, формируют АЧХ в диапазоне частот от 0 до , а в данной работе каждая КЦ должна давать подъём 3дБ на октаву. Следовательно, чтобы обеспечить такой подъём нужно выбирать элементы, которые дают подъём 6дБ в диапазоне от 0 до [37].

Рисунок 17 – Схема межкаскадной КЦ

Нормированные значения элементов КЦ, приведённые ниже, выбраны для случая, когда неравномерность АЧХ цепи не превышает ±0.5дБ.

, (36)

, (37)

, (38)

, (39)

. (40)

В формулах 36 – 40 – это нормированная выходная ёмкость транзистора VT1. Нормировка произведена относительно выходного сопротивления VT1 и циклической частоты :

.

Получаем следующие пересчитанные значения:

Все величины нормированы относительно верхней циклической частоты и выходного сопротивления транзистораVT1. После денормирования получим следующие значения элементов КЦ:

мкГн;

Ом;

пФ;

пФ;

нГн.

При подборе номиналов индуктивность следует уменьшить на величину входной индуктивности транзистора. Нужно также отметить, что и стоят в коллекторной цепи входного каскада.

Найдём суммарный коэффициент передачи корректирующей цепи и транзистора VT2 в области средних частот по формуле [2]:

,

где – коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования;

– нормированное относительно выходного сопротивления транзистора VT1 входное сопротивление каскада на транзисторе VT2, равное параллельному включению входного сопротивления транзистора и сопротивления базового делителя

.

;

Ом;

.

Коэффициент усиления равен:

дБ.

Неравномерность коэффициента усиления не превышает 1дБ.

3.1.6.3 Расчёт входной КЦ

Схема входной КЦ представлена на рисунке 17. Её расчёт, а также табличные значения аналогичны описанным в пункте 3.1.6.1. Отличие в том, что табличные значения не требуют пересчёта, так как ёмкость слева от КЦ равна 0, а справа – ¥. Поэтому денормировав эти значения мы сразу получим элементы КЦ. Денормируем величины относительно сопротивления генератора сигнала и . Расчёт такой цепи также можно найти в [4].

Рисунок 18 – Схема входной КЦ

Табличные значения (искажения в области ВЧ не более ±0.5 дБ):

После денормирования получаем следующие величины:

Ом;

пФ;

пФ;

нГн.

Индуктивность практически равна входной индуктивности транзистора VT1, поэтому её роль будут выполнять выводы транзистора.

Расчёт суммарного коэффициента передачи корректирующей цепи и транзистора VT1 в области средних частот произведём по формуле 37, заменив на , которое находится по аналогичным формулам, и, взяв коэффициент усиления по мощности:

.

Нужно не забывать, что все нормированные величины в этом пункте нормированы относительно .

Ом;

Получим коэффициент усиления:

Коэффициент передачи всего усилителя:

;

дБ.

3.1.7 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей

На рисунке 18 приведена принципиальная схема усилителя (приложение Ж). Рассчитаем номиналы элементов обозначенных на схеме. Расчёт производится в соответствии с методикой, описанной в [1].

Рисунок 19 – Принципиальная схема усилителя

Рассчитаем сопротивление и ёмкость фильтра по формулам:

, (42)

– напряжение питания входного каскада,

– соответственно коллекторный, базовый токи и ток делителя входного каскада;

, (43)

где – нижняя граничная частота усилителя.

кОм;

пФ.

Дроссель в коллекторной цепи выходного каскада ставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величина выбирается исходя из условия:

. (44)

мкГн.

Так как ёмкости, стоящие в эмиттерных цепях, а также разделительные ёмкости вносят искажения в области нижних частот, то их расчёт следует производить, руководствуясь допустимым коэффициентом частотных искажений. В данной работе этот коэффициент составляет 3дБ. Всего ёмкостей три, поэтому можно распределить на каждую из них по 1дБ[38].

Найдём постоянную времени, соответствующую неравномерности 1дБ по формуле:

где – допустимые искажения в разах.

нс.

Блокировочные ёмкости и можно рассчитать по общей формуле, взяв для каждой соответствующую крутизну.

. (46)

пФ;

пФ.

Величину разделительного конденсатора найдём по формуле:

, (47)

где – выходное сопротивление транзистора VT2.

пФ.

Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:

1. Рабочая полоса частот: 500-900 МГц

2. Линейные искажения в области нижних частот не более 3 дБ; в области верхних частот не более 2.5 дБ

3. Коэффициент усиления 23,5 дБ

4. Амплитуда выходного напряжения Uвых=2.5 В

5. Питание однополярное, Eп=10 В

Усилитель имеет запас по усилению 3,5 дБ, это нужно для того, чтобы в случае ухудшения, в силу каких либо причин, параметров отдельных элементов коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня.