Смекни!
smekni.com

Усилитель многоканальной системы передачи (стр. 2 из 6)

tпр мах = tc мах + Rпс·Pkp max = 40 + 120·0,24 = 68,8 0С; (2.9).

Проверяем условие (2.8): 68,80С < 0,9·1350С = 121,50С. Все условия (2.6, 2.7, 2.8) были соблюдены, а так же в реальной схеме можно обойтись без теплосвода, так как условие (2.8) соблюдено.

Приведем параметры выбранного транзистора в виде таблице:

Таблица П.2.1.

Транзистор

Pk max, Вт

fh21,

МГц

fT, МГц

Uкэ max, В

ik max, A

tп, 0C

Rпс, 0С/Вт

IКБ0, мкА

Ск, пФ

rб`Ck,

пс

h21

h21 max/ min

min

max

КТ629А

1,0

4,1

250

50

1,0

135

120

5

25

200

25

61

150

6,0

По найденным значениям Uкэ и Iк находим оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока.

Rн = x·Uкэ/xiIk = 15·0,8/0,8·16 = 937,5 Ом (2.13).

Где x - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзистора средней и высокой мощности), x = 0,7…0,8; xi – коэффициент использования коллекторного тока xi = 0,8…0,95.

Вычислим коэффициент трансформации выходного (КПД трансформатора равен 1):

; (2.14).

Проверим выполнение условие:

мВт > 1,2·P2 = 1,2·60 = 70 мВт. (2.15)

Условие выполнено, переходим к следующему пункту.

2.3 Расчет необходимого значения глубины обратной связи.

Основное назначение ОС заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышении стабильности коэффициента усилителя. Требования по линейности оказываются, как правило, более жесткими и определяют необходимое значение глубины ОС.

(2.16).

где kГF = 0,04 - коэффициент гармоник усилителя с ОС, приведенный в задании параметров.

kГ = коэффициент гармоник усилителя без ОС, который следует принять равным ориентировочно (2…3)%.

Нелинейные искажения усилителя определяются выходным каскадом, к входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала.


2.4 Определение числа каскадов усилителя и выбор транзисторов предварительных каскадов.

Для расчета общего числа каскадов N усилителя (рис 2.2) следует выбирать транзисторы предварительных каскадов из серии маломощных транзисторов, проверив их только по одному условию – частоте. Подходят все транзисторы p-n-p типа fh21 ³ (1,5…3)fВ. В каскадах предварительного усиления целесообразно использовать одинаковые транзисторы.

При проектировании входного каскада следует выбирать условия работы, соответствующие малому значению коэффициента шума и, в частности обеспечивать оптимальное для транзистора входного каскада значение сопротивления источника сигнала. Поэтому связь цепи усиления с источником сигнала целесообразно делать трансформаторной (рис. 2.2). коэффициент трансформации входного трансформатора n` выбирается из условия получения оптимального по шумам сопротивления источника сигнала RГ1 опт для транзистора входного каскада.

; (2.17).

Величина RГ1 опт зависит от частотных свойств транзистора (RГ1 опт = 200…500, при fТ £ 0,1 ГГц; RГ1 опт = 100…300, при 0,1£ fТ £ 1 ГГц; RГ1 опт = 50…150, при fТ ³ 1 ГГц;).

Число предварительных каскадов усиления и типов транзисторов для них определяется следующими двумя критериями:

1) коэффициент усиления без ОС К должен быть достаточным для обеспечения заданного значения КF при требуемой величине F;

2) транзисторы этих каскадов должны быть достаточно высокочастотными, чтобы выполнялись условия устойчивости (п.6).

Условие (1) выполняется, если

N ³ 1 + lgM/lg(b·h21); (2.18).

Где M = n`Rвх(1+R1/ Rвх)KFF/[n``R2(1-R1/ Rвх F)h21 N]; (2.19).

b – коэффициент, учитывающий потери в межкаскадных цепях, b = 0,5…0,75; h21 – параметр транзисторов предварительных каскадов, а h21 N – параметр выходного транзистора. Входного сопротивление усилителя без ОС Rвх » h11,1/(n`)2, где h11,1 = 300…3000 Ом. При согласовании входного сопротивления усилителя с внутренним сопротивлением источника сигнала (R1 = RвхF).

M = (h11,1 + RГ1 опт)KFF/(2n`n``R2h21N); (2.20).

Для выполнения условия (20) достаточно, чтобы:

; (2.21).

Производим выше приведенные расчеты:

M = (300 + 125)·60·50/(2· 2,5· 0,91·150·61) = 30,53; (2.20).

N ³ 1+lg30,53/lg[0,75·37] = 1 + 1 @ 2; Þ N = 2; (2.18).

; (2.21).

Все условия (2.18 … 2.21) были соблюдены.

Из выражения (2.18) определяем число каскадов, равное двум.

2.5 Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления.

Нестабильность коэффициента усиления связана с разбросом параметров элементов и отклонением режима работы активных элементов схемы из–за изменения температуры окружающей среды и напряжения источника питания. Поскольку режимы работы стабилизируются, а разброс номинальных значений пассивных элементов невелик, то основная нестабильность SF вызывается значительным разбросом коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h21.

.

Относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя с ОС в F раз меньше, чем относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя без ОС. Стабильность коэффициента усиления будет л удовлетворять требованиям технического задания, если

; (2.22).

Здесь SF – результирующая относительная нестабильность коэффициента усиления, выраженная в дБ и соответствующая его изменениям от минимального до максимального значений; FMS – местной ОС, а если ее нет, то FMS = 1.

Проверим условие (2.22): F = 50 > 0,75·20·2(lg(70/20) + lg(150/25))/0,5 = 39,67.

Приведем в виде таблицы параметры выбранного транзистора:

Таблица П.2.2.

Транзистор

Pk max, мВт

fh21,

МГц

fT, МГц

Uкэ max, В

ik max, мA

tп, 0C

Rпс, 0С/Вт

IКБ0, мкА

Ск, пФ

Rб`Ck,

Пс

h21

h21 max/ min

min

max

КТ363А

150

32,4

1200

15

30

150

0,7

0,5

2

50

20

37

70

3,5

Выбранный транзистор используется в предварительном каскаде усиления.


3. Выбор схемы цепи усиления и расчет по постоянному току.

3.1 Варианты схем включения каскадов.

Каскады между собой могут быть включены различными способами. Первый из этих способов – это гальваническая связь между каскадами, такой способ имеет ряд достоинств и недостатков. Достоинства заключаются в следующих факторах: экономия тока питания, улучшенная АЧХ, особенно в области нижних частот, и малые габариты, но такому методу включения каскадов присущ один недостаток – напряжения источника питания может не хватить. Выход из такой ситуации может быть следующим – использование разделительных конденсаторов, это в свою очередь приводит к ухудшению АЧХ в области низких частот, соответственно габариты схемы тоже вырастут, не только из-за разделительных конденсаторов, но из-за базового делителя напряжений.

В нашем случае, при трех каскадах усиления и источнике питания Е0 = -24 В, целесообразно использовать гальваническую связь между каскадами, т.к. источник питания достаточно.