Подобные работы

Разработки функциональной схемы и определение ее быстродействия

echo "Интегральные микросхемы серии 500 предназначены для применения в технических средствах и используются для построения быстродействующих устройств (процессоры,каналы,устройства управления оператив

Избыточные коды

echo "Вступление. Известно, что каналы, по которым передается информация, практически никогда не бывают идеальными (каналами без помех). В них почти всегда присутствуют помехи. Отличие лишь в уровне

Спектральный анализ и его приложения к обработке сигналов в реальном времени

echo "Заключение. Выводы. Приложени e А. Смещение периодограммы Уэлча. Приложени e В. Методы и интерфейсы межзадачного системного и межсистемного обмена в среде Windows ’95 (Delphi 3.0) Приложени e

Разработка и исследование модели отражателя-модулятора

echo "Задачей анализа является нахождение токов основной и высших гармоник вибратора, позволяющих рассчитать параметры модуляции, как первой, так и высших гармоник тока, а также средние амплитуды напр

Проект лабораторного стенда по изучению частотного электропривода на базе автономного инвертора напряжения фирмы "OMRON"

echo "Прогрессивным явлением в этом процессе является применение микропроцессора и микроЭВМ, позволяющих существенно расширить функциональные возможности автоматизированного электропривода и улучшить

Эффект Ганна и его использование, в диодах, работающих в генераторном режиме

echo "Наибольшее значение модуля дифференциальной подвижности "; echo ''; echo " на падающем участке примерно втрое ниже, чем подвижность в слабых полях. При напряженности поля выше 15–20 кВ /см средн

История развития сотовой связи

echo "Японские изготовители, хотя не первые работали с сотовым радио, снабдили первый автомобиль связью, основав мобильные телефонные услуги. Их продукты сделали возможным первые четыре коммерческих с

Лазерная безопасность

echo "Световой диаметр зрачка при расчете МДУ облучения принимают обычно равным 7 мм. Это не всегда соответствует действительности. Например, при большой светлоте ( физиологическая оценка яркости ) ф

Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах

Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах

Значения f B и С ВХ каскада рассчитываются по соотношениям (3.7) и (3.8). Пример 3.2. Рассчитать f B , R C , C ВХ каскада, приведенного на рисунке 3.2, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора в примере 3.1) и условий: Y B =0.9; K 0 =4; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1. Решение. По известным K 0 и S из (3.2) найдем: R Э =20 Ом. Зная R Э и R ВЫХ , из (3.9) определим: R C =23 Ом. По (3.10) и (3.4) рассчитаем С 0 =62 пФ; и Y B в (3.7), получим: f B =62 МГц. По формуле (3.8) найдем: С ВХ =45 пФ. 3.3 РАСЧЕТ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ Принципиальная схема входной цепи каскада приведена на рисунке 3.3,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.3,б.

а) б)
Рисунок 3.3 Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением [6]: где (3.11) (3.12) С ВХ – входная емкость каскада на ПТ. Значение f B входной цепи рассчитывается по формуле (3.7). Пример 3.3. Рассчитать K 0 и f B входной цепи, приведенной на рисунке 3.3, при условиях : R Г =50 Ом; R З =1 МОм; Y B =0,9; C ВХ – из примера 3.1. Решение. По (3.11) найдем: K 0 =1, по (3.12) определим: и Y B в (3.7), получим: f B =34,3 МГц. 4 РАСЧЕТ КАСКАДА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 4.1,б.
а) б)
Рисунок 4.1 Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]: где K 0 = SR Э ; (4.1) Значение , соответствующее оптимальной по Брауде амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) [6], рассчитывается по формуле: (4.2) При заданном значении Y B верхняя частота полосы пропускания каскада равна: (4.3) Входная емкость каскада определяется соотношением (3.8). При работе каскада в качестве предоконечного все перечисленные выше соотношения справедливы.

Однако R Э , R 0 и С 0 принимаются равными: (4.4) где С ВХ – входная емкость оконечного каскада.

Пример 4.1. Рассчитать f B , L C , R C , C ВХ каскада, приведенного на рисунке 4.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: Y B =0,9; K 0 =4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1. Решение. По известным K 0 и S из (4.1) найдем: R Э =20 Ом. Далее по (4.4) получим: R C =23 Ом; R 0 = 150 Ом; C 0 =62 пФ; C 0 , R C , R 0 в (4.2), определим: L C опт =16,3 нГн.

Теперь по формуле (4.3) рассчитаем: f B =126 МГц. Из (3.8) найдем: C ВХ =45 пФ. 5 РАСЧЕТ КАСКАДА С ИСТОКОВОЙ КОРРЕКЦИЕЙ Принципиальная схема каскада с истоковой коррекцией приведена на рисунке 5.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 5.1,б.

а) б)
Рисунок 5.1 Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]: где K 0 = SR Э / F ; (5.1) (5.2) Значение С 1опт , соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле: (5.3) При заданном значении Y B верхняя частота полосы пропускания каскада равна: (5.4) Входная емкость каскада определяется соотношением: (5.5) При работе каскада в качестве предоконечного все перечисленные выше соотношения справедливы.

Однако R Э и С 0 принимаются равными: (5.6) где С ВХ – входная емкость оконечного каскада.

Пример 5.1. Рассчитать f B , R 1 , С 1 , С ВХ каскада, приведенного на рисунке 5.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: Y B =0,9; K 0 =4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагрузочного каскада - из примера 3.1. Решение . По известным K 0 , S , R Э из (5.1), (5.2) найдем: F =7,5 ; R 1 =32,5 Ом. Далее получим: С 0 =62 пФ; 1опт =288 пФ. Теперь по формуле (5.4) рассчитаем: f B =64,3 МГц. Из (5.5) найдем: С ВХ =23,3 пФ. 6 РАСЧЕТ ВХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей усилителей на ПТ в [8] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 6.1.

а) б)
Рисунок 6.1 Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением: где (6.1) С ВХ – входная емкость каскада на ПТ. Значение L 3опт , соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле: (6.2) При заданном значении Y B и расчете L Зопт по (6.2) верхняя частота полосы пропускания входной цепи равна: (6.3) Пример 6.1. Рассчитать f B , R З , L З входной цепи, приведенной на рисунке 6.1, при условиях: Y B =0,9; R Г =50 Ом; С ВХ – из примера 3.1; допустимое уменьшение К 0 за счет введения корректирующей цепи – 2 раза.

Решение . Из условия допустимого уменьшения К 0 и соотношения (6.1) найдем: R З =50 Ом.

Подставляя известные С ВХ , R Г и R З в (6.2), получим: L Зопт =37,5 нГн. Далее определим: f B =130 МГц. 7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ В рассматриваемых выше усилительных каскадах расширение полосы пропускания связано с потерей части выходной мощности в резисторах корректирующих цепей (КЦ) либо цепей обратной связи. От выходных каскадов усилителей требуется, как правило, получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот. Из теории усилителей известно [9], что для выполнения указанного требования необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Этого можно достигнуть, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 7.1.

а) б)
Рисунок 7.1 При работе выходного каскада без выходной КЦ модуль коэффициента отражения ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [9]: (7.1) Уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием C ВЫХ , составляет величину: (7.2) где при условии равенства нулю С ВЫХ ; – максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии С ВЫХ . Использование фильтра нижних частот в качестве выходной КЦ при одновременном расчете элементов L 1 , C 1 по методике Фано [9] позволяет обеспечить минимально возможное, соответствующее заданным C ВЫХ и f B , значение максимальной величины модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до f B . В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов L 1 , C 1 , C ВЫХ , рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент R ОЩ , относительно которого вычисляется [9]. Таблица 7.1
0,1 0,18 0,099 0,000 1,000
0,2 0,382 0,195 0,002 1,001
0,3 0,547 0,285 0,006 1,002
0,4 0,682 0,367 0,013 1,010
0,5 0,788 0,443 0,024 1,020
0,6 0,865 0,513 0,037 1,036
0,7 0,917 0,579 0,053 1,059
0,8 0,949 0,642 0,071 1,086
0,9 0,963 0,704 0,091 1,117
1,0 0,966 0,753 0,111 1,153
1,1 0,958 0,823 0,131 1,193
1,2 0,944 0,881 0,153 1,238
1,3 0,927 0,940 0,174 1,284
1,4 0,904 0,998 0,195 1,332
1,5 0,882 1,056 0,215 1,383
1,6 0,858 1,115 0,235 1,437
1,7 0,833 1,173 0,255 1,490
1,8 0,808 1,233 0,273 1,548
1,9 0,783 1,292 0,292 1,605
2,0 0,760 1,352 0,309 1,664
Истинные значения элементов рассчитываются по формулам: (7.3) Расчет частотных искажений, вносимых выходной цепью оконечного каскада, приведен в разделе 3.1. При использовании выходной КЦ частотные искажения, вносимые выходной цепью, определяются соотношением: (7.4) Коэффициент усиления каскада с выходной КЦ определяется выражением (3.2). Пример 7.1. Рассчитать выходную КЦ для усилительного каскада на транзисторе КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) при R Н =50 Ом, f B =200 МГц.

Определить R ОЩ , уменьшение выходной мощности на частоте f B и уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью при использовании КЦ и без нее.

Решение.

Найдем нормированное значение С ВЫХ : в таблице 7.1 равно 1,056. Этому значению соответствуют: R ОЩ =36,2 Ом.

Используя соотношения (7.1), (7.2), найдем, что при отсутствии выходной КЦ уменьшение выходной мощности на частоте f B , обусловленное наличием С ВЫХ , составляет 2,14 раза, а при ее использовании - 1,097 раза. При отсутствии выходной КЦ уровень частотных искажений, вносимых выходной цепью, определяется соотношением (3.7). Для условий примера 7.1 и f B , получим: Y B = =0,795. При наличии выходной КЦ из (7.4) найдем: Y B = 0,977. 8 РАСЧЕТ ДИССИПАТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ВТОРОГО ПОРЯДКА Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б. [10].

а)
б)
Рисунок 8.1 Коэффициент усиления каскада на транзисторе T 1 в области верхних частот можно описать выражением [11, 12]: (8.1) где K 0 = SR Э ; (8.2) – сопротивление сток-исток транзистора T 1 ; – нормированные относительно и значения элементов – нормированная частота; – текущая круговая частота; – высшая круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя; – входная емкость транзистора Т 2 ; – выходная емкость транзистора T 1 . В таблице 8.1 приведены нормированные значения элементов Таблица 8.1 получена с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, предполагающей составление и решение системы компонентных уравнений [13], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [14]. Таблица 8.1
0,01 1,597 88,206 160,3 2,02 101 202,3
0,05 1,597 18,08 32,061 2,02 20,64 40,47
0,1 1,597 9,315 16,03 2,02 10,57 20,23
0,15 1,597 6,393 10,69 2,02 7,21 13,5
0,2 1,596 4,932 8,019 2,02 5,5 10,1
0,3 1,596 3,471 5,347 2,02 3,856 6,746
0,4 1,595 2,741 4,012 2,02 3,017 5,06
0,6 1,594 2,011 2,677 2,02 2,177 3,373
0,8 1,521 1,647 2,011 2,02 1,758 2,53
1 1,588 1,429 1,613 2,02 1,506 2,025
1,2 1,58 1,285 1,351 2,02 1,338 1,688
1,5 1,467 1,178 1,173 2,02 1,17 1,352
1,7 1,738 1,017 0,871 2,015 1,092 1,194
2 1,627 0,977 0,787 2,00 1,007 1,023
2,5 1,613 0,894 0,635 2,03 0,899 0,807
3 1,61 0,837 0,53 2,026 0,833 0,673
3,5 1,608 0,796 0,455 2,025 0,785 0,577
4,5 1,606 0,741 0,354 2,025 0,721 0,449
6 1,605 0,692 0,266 2,024 0,666 0,337
8 1,604 0,656 0,199 2,024 0,624 0,253
10 1,604 0,634 0,160 2,024 0,598 0,202
При известных значениях расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов.

Вычисление по формуле: и их денормирование по формулам: При использовании рассматриваемой КЦ в качестве входной принимается равной нулю, принимается равным В случае необходимости построения нормированной частотной характеристики проектируемого усилительного каскада значения следует подставить в (8.1) и найти модуль по формулам: Пример 8.1. Рассчитать межкаскадную КЦ усилительного каскада, приведенного на рисунке 8.1, его и при использовании транзисторов КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: f B =100 МГц; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1; допустимая неравномерность АЧХ - Решение. По известным и найдем: и L 2 =162 нГн; R 3 =75 Ом.

Теперь по (8.2) рассчитаем: K 0 =9,5. Вычитая из величину 1 = =7,8 пФ. Из (3.8) найдем: С ВХ =72,5 пФ. 10 РАСЧЕТ ДИССИПАТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА Принципиальная схема усилителя с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка [15] приведена на рисунке 9.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 9.1,б.

а)
б)
Рисунок 9.1 Несмотря на то, что КЦ содержит пять корректирующих элементов, конструктивно ее выполнение может оказаться проще выполнения КЦ второго порядка.

Коэффициент усиления каскада на транзисторе T 1 в области верхних частот можно описать выражением [14]: (9.1) где (9.2) R ВЫХ1 – сопротивление сток-исток транзистора T 1 ; С ВХ2 – входная емкость транзистора T 2 ; – нормированные относительно и значения элементов L 1 , R 2 , C 3 , C 4 , L 5 , соответствующие преобразованной схеме КЦ, в которой значение C ВЫХ1 равно нулю, а значение С ВХ2 равно бесконечности; С ВЫХ1 – выходная емкость транзистора T 1 ; – нормированная частота; – текущая круговая частота; – высшая круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя. В таблице 9.1 приведены нормированные значения элементов L 1 , R 2 , C 3 , C 4 , L 5 , вычисленные для случая реализации усилительного каскада с различным наклоном АЧХ, лежащим в пределах дБ, при допустимом значении равном дБ и дБ, и при условии равенства нулю значения С ВЫХ1 и бесконечности - значения С ВХ2 . Таблица 9.1 получена с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, предполагающей составление и решение систем компонентных уравнений [13], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [14]. Таблица 9.1

Наклон АЧХ, дБ дБ дБ
-6 2 , 40 1,58 5,85 2,34 0,451 2,43 1,21 6,75 2,81 0,427
-5 2,47 1,63 5,53 2,39 0,426 2,43 1,22 6,49 2,90 0,401
-4 2,49 1,65 5,23 2,48 0,399 2,41 1,20 6,24 3,03 0,374
-3 2,48 1,64 4,97 2,60 0,374 2,36 1,18 6,02 3,20 0,348
-2 2,42 1,59 4,75 2,74 0,351 2,32 1,16 5,77 3,36 0,327
-1 2,29 1,51 4,59 2,93 0,327 2,30 1,15 5,47 3,50 0,309
0 2,09 1,38 4,49 3,18 0,303 2,22 1,11 5,23 3,69 0,291
+1 1,84 1,21 4,49 3,52 0,277 2,08 1,04 5,08 3,93 0,273
+2 1,60 1,05 4,52 3,91 0,252 1,88 0,94 5,02 4,26 0,253
+3 1,33 0,876 4,69 4,47 0,225 1,68 0,842 4,99 4,62 0,234
+4 2,69 1 , 35 3,34 3,29 0,281 1,51 0,757 4,97 5,02 0,217
+5 2,23 1,11 3,43 3,67 0,257 1,32 0,662 5,05 5,54 0,198
+6 1,76 0,879 3,65 4,27 0,228 1,10 0,552 5,29 6,31 0,176
Для расчета нормированных значений элементов L 1 , R 2 , C 3 , C 4 , L 5 , обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных нормированных значений С ВЫХ1 и С ВХ2 , следует воспользоваться формулами пересчета [14]: (9.3) где С ВЫХ1Н , С ВХ2Н – нормированные относительно R ВЫХ1 и значния С ВЫХ1 и С ВХ2 . При известных значениях R ВЫХ1 , С ВЫХ1 , С ВХ2 , расчет межкаскадной КЦ состоит из следующих этапов.