Разработка эквивалентных и принципиальных схем электрического фильтра и усилителя напряжения (стр. 4 из 5)

=30

Типовые режимы работы транзистора КТ312:

;

При проектировании усилителя необходимо учитывать следующие требования: через усилитель будет проходить напряжение с максимальной частотой 3*f₁(третья гармоника), т.е. 3f₁=3/T=180. Целесообразно выбрать транзистор, у которого f_t/h_21оэ≥3f₁≥180 кГц, кроме того:

. Этим условиям удовлетворяет транзистор КТ312, справочные параметры которого были приведены ранее.

Выберем рабочую точку из имеющихся данных на транзистор по справочнику. Для этого необходимо учесть требования задания:

1. Rвх.ус=1000 Ом;

2. |K_u|=U_м.вых/U_м.вх=R_к/R_э>10;

3. R_вых.ус≥500 Ом

для схемы рисунка 9 состоит из параллельного соединения и ( ), чтобы не учитывать одновременно несколько требований поступим следующим образом: выберем любую рабочую точку режима транзистора КТ312, причём в данной схеме будет больше требуемого. А затем перед разделительным конденсатором включим дополнительно ( для переменных сигналов включим параллельно с ).

Выберем рабочую точку:

.

Расчёт по постоянному току проведём по законам Кирхгофа, начиная с контура на выходе:

. Используя E_п=10 В, значения мА и планируя

U_кэ=Е_п/2=5В, определяем:

. С учётом , , а по заданию требуется, чтобы |K_u|≥10. Выбираем R_к=2270 Ом R_э=227 Ом. Определяем необходимый для данного режима ток базы транзистора: . Для определения значения резистора R_б, запишем уравнения входного контура: , Е_п=10В, I_б=0,067 мА, U_бэ=0,55В, I_э=2 мА, R_э=227 Ом, тогда

3.3 Расчёт схемы по переменному току

K_u=-R_к/R_э=-2270/227-10;

R_{вхтранз}=h_11оэ+h_21оэ*R_э=0,55/0,067мА+30*227=15 кОм

для переменных сигналов состоит из параллельного соединения элементов , и , т. е.: . Учитывая, что требуется, чтобы , рассчитаем дополнительный резистор , который для переменных сигналов является подключённый параллельно с , т.е. новое , или

. Введём новое обозначение элементов усилителя и округлим их значения до ближайших стандартных:

=R₁=1 кОм;

R_б=R₂=124 кОм

R_k=R₃= 2.3 кОм

R_э=R₄=230 Ом

Конденсатор С_э=С₄ устраняет ООС по переменному току. Выберем его значение С₄=1мкФ, согласно формуле

. Резисторы выберем типа С2-33-0.125±5% ОЖО.467.093 ТУ.

Рисунок 10 – Схема электрическая принципиальная радиотехнического устройства

На рисунке 10: R₁=1 кОм, R₂=134 кОм, R₃=2,3 кОм, R₄=230 Ом, С₁=440пФ, С₂=880пФ, С₃=1мкФ, L₁=0,44 мГн, L₂=0,88 мГн, VT1 – транзисор КТ312.

4 Анализ спектра сложного периодического сигнала

4.1 Основные технические положения

Исходные данные приведены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Исходные данные

Для рисунка 11: Uo= 0,1В,

, R_г=500 Ом,

Аналитическое выражение для записи спектра(ряд Фурье) имеет вид:

,

где -

- постоянная составляющая;

-

- амплитуда при синусах;

-

- амплитуда при косинусах;

-

, φ=arctg( ) - амплитуда и фаза произвольной гармоники входного сигнала;

-

- номер гармоник;

-

- частоты гармоник.

У чётных сигналов

, а у нечётных . Кроме того может отсутствовать постоянная составляющая в сигнале.

При определении коэффициентов ряда Фурье функцию под знаком интеграла для чётных и нечётных функций

можно задавать на части периода, а результат вычислений округлять в большую сторону.

4.2 Анализ спектра

Для сигнала на рисунке 9:

;

-для периода от 0 до T/4.

Функция

в данном варианте чётная (т. е. ), содержит постоянную составляющую. Определяем :

Таким образом, в спектре сигнала нет чётных гармоник; но по четным порядкам сигнал равен нулю

С учётом этого, аналитическое выражении сигнала для сигнала на входе фильтра:

U(t)_вхФ =a₁cos(w₁t)+a₃ cos(3w₁t)+a₅ cos(5w₁t)+b₇ cos(7w₁t)+…=0,127 cos(w₁t)+0,042 cos(w₁t)+ 0,025 cos(5w₁t) + 0.018 cos(7w₁t)+ 0.014 cos(9w₁t)+… .