Расчет усилителя радиочастоты (стр. 2 из 2)
Выходное сопротивление микросхемы.
Выходная емкость.
Примеры включения микросхемы.
Дифференциальный усилитель. Усилитель регулируемый.
Проектирование радиоприемных устройств на микросхемах может быть осуществлено по тем же методикам, которые используются при расчете схем, выполненных на дискретных элементах.
Некоторые особенности и трудности проявляются обычно при определении входных и выходных параметров микросхем на рабочих частотах. Эти параметры часто отсутствуют в паспортных данных микросхемы и поэтому их приходится вычислять.
Методики расчета каскадов предварительного усиления низкой частоты, промежуточной частоты, радиочастоты, транзисторных смесителей являются довольно близкими и имеют только некоторые характерные отличия, связанные с различным типом нагрузки, возможной неоднотипностью резонансных систем, частотной зависимостью параметров активных элементов и сопротивления реактивных элементов, неодинаковостью крутизны, входного и выходного сопротивлений каскада, работающего в режимах усиления и преобразования.
Задача расчета указанных типов каскадов состоит в определении эквивалентного сопротивления нагрузки, в том числе параметров и типов резонансных систем (если они есть), их коэффициентов включения, коэффициента усиления каскада, сравнении его с допустимым из условия устойчивости, вычислении величин навесных элементов, служащих для межкаскадной связи, фильтрации напряжения, термостабилизации режима, введений обратных связей, определении входных и выходных сопротивлений каскада и т.п. При расчете радиочастотных трактов радиоприемников, если это необходимо, строят резонансную кривую, характеризующую изменение выходного напряжения от частоты входного сигнала, определяют полосу пропускания каскада, коэффициент шума. При расчете усилителя радиочастоты интересуются изменением резонансного коэффициента усиления каскада по диапазону, выбирая типы схем УРЧ и входной цепи таким образом, чтобы общая неравномерность резонансного коэффициента усиления преселектора по диапазону была минимальной.
Очень важной величиной, определяющей свойства каскада, является коэффициент усиления напряжения. В общем виде его можно найти как
К = Sf R0, где Sf - крутизна транзистора ила микросхемы на рабочей частоте; R0 - сопротивление нагрузки с учетом влияния последующего каскада на рабочей частоте. Рассмотрим эти величины.
Крутизна вольтамперной характеристики микросхем или транзистора как части микросхемы не является постоянной величиной. Она будет иметь паспортные значения только в условиях эксплуатации, близких к условиям измерения. Во всех остальных случаях следует учитывать изменение крутизны при изменении рабочей частоты, тока через транзистор, функции, выполняемой микросхемой (усиление, преобразование частоты), глубину обратной связи.
Определим параметры микросхемы К228УВ2 на следующих частотах:
Частота входного сигнала
Первая промежуточная частота
Вторая промежуточная частота
Для осуществления расчета параметров микросхемы сразу на всех интересующих нас частотах, введем индексацию переменных.
Исходные данные микросхемы.
Напряжения питания микросхемы
Потребляемая мощность.
Верхняя граничная частота.
Крутизна на частоте 5 МГц.
Крутизна на частоте 60 МГц.
Диапазон регулировки крутизны вольтамперной характеристики на частоте 60 МГц (в дБ).
Входное сопротивление микросхемы на fв.
Входная емкость.
Выходное сопротивление микросхемы.
Выходная емкость.
Потребляемый ток. Паспортное значение частотной характеристики реализуется при подключении к сигнальному входу сопротивления с величиной 75 Ом, снижающего постоянную времени входной цепи микросхемы и практически определяющего ее входное сопротивление.
Зададим вспомогательные величины:
Постоянная Больцмана.
Заряд электрона.
Средняя температура окружающей среды.
Температура в градусах Кельвина.
Температурный потенциал.
Сопротивление открытого транзистора VT1 порядка 100 Ом.
Так как типы транзисторов в микросхеме неизвестны, то зададим их ориентировочные параметры, проанализировав параметры бескорпусных транзисторов аналогичного применения.
Емкость коллекторного перехода.
Выходное сопротивление транзистора.
Объемное сопротивление базы.
Усредненное значение коэффициента усиления по току.
Ток покоя этих транзисторов.
Динамическое сопротивление эмиттерного перехода:
Входная проводимость транзистора на низких частотах:
Постоянная времени входа микросхемы на высоких частотах:
Найдем отношение рабочей частоты f к граничной частоте по крутизне:
Прямая взаимная проводимость:
Входная проводимость транзисторов микросхемы на рабочих частотах:
Входная проводимость микросхемы на рабочих частотах с учетом шунтирования транзисторов сопротивлениями R8, R9:
Входная емкость на рабочих частотах:
Выходная проводимость:
Выходная емкость:
Обратная взаимная проводимость:
Коэффициент устойчивого усиления:
