Широкополосный усилитель калибровки радиовещательных станцийУсилители являются необходимым элементом любых систем связи, радиовещания, акустики, автоматики, измерений и управления. При ремонте усилителей мощности, которые входят в состав радиовещательной станции, либо их поверке используется стандартная измерительная аппаратура с амплитудой выходного сигнала 1 вольт. Поэтому появляется необходимость усиления тестовых сигналов до амплитуды, обеспечивающей стандартный режим работы усилителя мощности радиовещательной станции. По-другому, такой усилитель называют усилителем раскачки, и к нему предъявляются следующие требования : обеспечение заданного уровня выходной мощности ; широкополосность ; повышенный коэффициент полезного действия ; малый уровень нелинейных искажений. При проектировании такого усилителя необходимо использовать мощные биполярные транзисторы и межкаскадные корректирующие цепи, которые позволяют достичь требуемых параметров. 2 Определение числа каскадов Число каскадов для любого усилителя выбирается исходя из того, какой коэффициент усиления должно обеспечивать заданное устройство. Для того чтобы обеспечить коэффициент усиления 30дБ необходимо соединить последовательно три усилительных каскада, так как одним каскадом невозможно достичь такого усиления, который может выдать примерно 10-12дБ. 3 Распределение искажения на ВЧ Допустимые частотные искажения по заданию равны 2дБ. Исходя из числа усилительных каскадов найдем искажения приходящиеся на каждый каскад : (3.1) где М общ. – частотные искажения усилителя ; М кас. – частотные искажения одного усилительного каскада ; N – число усилительных каскадов. 4 Расчет оконечного каскада 4.1 Расчет рабочей точки Для расчета рабочей точки найдем выходное напряжение , которое должен выдавать усилитель , воспользовавшись следующим соотношением : (4.1) Выразим из формулы (4.1) U вых. :
Построим нагрузочные прямые, которые изображены на рисунке 4.4 Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схемасхема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 4.5. Подробное описание схемы можно найти [3]. Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами. Справочные данные для транзистора КТ930Б : при при C к - емкость коллекторного перехода, t с - постоянная времени обратной связи, b о - статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ. Найдем значение емкости коллектора при U кэ =10В по следующей формуле : (4.11) где U кэо – справочное или паспортное значение напряжения; U кэо – требуемое значение напряжения. Сопротивление базы будет равно : (4.12) Найдем сопротивление эмиттера по формуле : (4.13) где I ко – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА. Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле : (4.14) Определим диффузионную емкость по формуле : (4.15) Сопротивление внутреннего источника тока будет равно : (4.16) Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле : (4.17) Крутизну транзистора определим по формуле : (4.18) 4.3.2 Однонаправленная модель Однонаправленная модель, так же как и схема Джиаколетто, является эквивалентной схемой замещения транзистора. Схема представляет собой высокочастотную модель, которая изображена на рисунке 4.6. Полное описание однонаправленной модели можно найти в [4]. Справочные данные для транзистора КТ930Б : L б – индуктивность базового вывода ; L э – индуктивность эмиттерного вывода ; G ном1,2 – коэффициент усиления по мощности в режиме двустороннего согласования. Определим входную индуктивность по следующей формуле : (4.19) Входное сопротивление равно сопротивлению базы в схеме Джиаколетто : Выходное сопротивление найдем по формуле : (4.20) Выходную емкость найдем по формуле (4.11) при напряжении в рабочей точке. Определим частоту f max из следующей формулы : (4.21) где f – частота на которой коэффициент усиления по мощности имеет значение 3.5. 4.4 Расчет схем термостабилизации Выбор схемы обеспечения исходного режима транзисторного каскада тесным образом связан с температурной стабилизацией положения рабочей точки. Объясняется это следующим. Важной особенностью транзисторов является зависимость их вольт-амперных характеристик от температуры рn переходов и, следовательно, от температуры внешней среды. Это явление нежелательно, так как температурные смещения статических характеристик обуславливают не только изменения усилительных параметров транзистора в рабочей точке, но и приводят к перемещению рабочей точки. Изменения в положении рабочей точки в свою очередь сопровождаются дальнейшим изменением усилительных параметров, так как последние зависят от режима. Таким образом, электрические показатели усилителя оказываются подверженными влиянию температуры и при неблагоприятных условиях могут существенным образом отклониться от нормы. Для сохранения режима работы транзистора в условиях непостоянства температуры окружающей среды в схему каскада вводят специальные элементы температурной стабилизации. Существует три вида температурной стабилизации : эмиттерная стабилизация, коллекторная стабилизация и активная коллекторная стабилизация. 4.4.1 Эмиттерная термостабилизация Одной из распространенных схем с обратной связью, предназначенных для стабилизации режима, является схема с эмиттерной стабилизацией [5] , которая изображена на рисунке 4.7. Стабилизация положения точки покоя осуществляется параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора. Полное описание и работу схемы можно найти в книге [5]. Схема коллекторной стабилизации представлена на рисунке 4.8. Рисунок 4.10 Схема усилителя с корректирующими цепями Расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 4.11. Для получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Это можно реализовать, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 4 . 11 . Рисунок 4.11 – Схема выходной корректирующей цепи Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [6]. Зная С вых и f в можно рассчитать элементы L 1 и C 1 . Рассчитаем нормированное значение С выхн по следующей формуле : Существуем множество различных схем МКЦ, но в данном курсовом проекте используется межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка, которая изображена на рисунке 4.12. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка обеспечивает достаточно хорошее согласование между усилительными элементами и способствует максимальной отдачи выходной мощности усилительного элемента в нагрузку. Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и формулами приведенными в пункте 4.3.2. Справочные данные [2] для транзистора КТ930А : Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в пункте 4.4.3 и рисунком 4.9. Выберем напряжение U R4 =1 В и расчитаем значение резистора R 4 по формуле (4.32). Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33). Напряжение в рабочей точке для транзистора VT1 найдем по формуле (4.34). Значение сопротивления R 2 расчитаем по формуле (4.35). Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке транзистора VT1 . Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы : Ток делителя найдем по формуле (4.38). Значение сопротивления R 3 расчитаем по формуле (4.36). Значение сопротивления R 1 расчитаем по формуле (4.37). Эквивалентная схема изображена на рисунке 5.1. Рисунок 5.1 – Эквивалентная схема каскада В качестве усилительного элемента VT1 используется транзистор КТ916А. Рассчитаем элементы МКЦ . Значения выходных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта 6.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора. Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и формулами приведенными в пункте 4.3.2. Справочные данные [2] для транзистора КТ916А : Входную индуктивность определим по формуле 4.19 . Определим входное сопротивление по формуле (4.12), для этого найдем С к при напряжении U кэ = 10В воспользовавшись формулой (4.11.) Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в пункте 4.4.3 и рисунком 4.9. Выберем напряжение U R4 =1 В и расчитаем значение резистора R 4 по формуле (4.32). Базовый ток транзистора VT2 определим по формуле (4.33). Напряжение в рабочей точке для транзистора VT1 найдем по формуле (4.34). Значение сопротивления R 2 расчитаем по формуле (4.35). Базовый ток транзистора VT2 равен значению тока в рабочей точке транзистора VT1 . Базовый ток транзистора VT1 определим из формулы : Ток делителя найдем по формуле (4.38). Значение сопротивления R 3 расчитаем по формуле (4.36). Значение сопротивления R 1 расчитаем по формуле (4.37). Эквивалентная схема изображена на рисунке 5.1. Значения входных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта 6.2. Расчитаем разделительные конденсаторы С 1 , С 6 , С 11 , С 16 , которые изображены на принципиальной схеме (см. Приложение А). Искажения , приходящиеся на каждый конденсатор , будут равны : или Тогда искажения в области низких частот найдем по формуле : Найдем значение конденсаторов С 1 , С 6 , С 11 , С 16 по формуле (7.1). Усилитель имеет запас по усилению 14дБ, это необходимо для того, чтобы в случае ухудшения параметров отдельных элементов коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня. Список использованных источников 1 Проектирование радиопередающих устройств./ Под ред. О.В. Алексеева. – М. : Радио и связь, 1987.- 392с. 2 Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред. Горюнов Н.Н. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985-903с. 3 Горбань Б.Г. Широкополосные усилители на транзисторах. – М. : Энергия, 1975.-248с. 4 Титов А.А., Бабан Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности // Электронная техника СЕР, СВЧ – техника. – 2000. – вып. 1(475). 5 Цыкин Г.С. Усилительные устройства.-М .: Связь, 1971.-367с. 6 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах , http://referat.ru/download/ref-2764.zip . 7 Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств.- Томск: ТУСУР, 2000 .- 29с. Приложение А Принципиальная схема представлена на стр. 41. Перечень элементов приведен на стр. 42,43.
КатегорииТехнологияИстория экономических ученийМенеджмент (Теория управления и организации)ФилософияХимияАдминистративное правоМеждународные экономические и валютно-кредитные отношенияМатематикаБухгалтерский учетМикроэкономика, экономика предприятия, предпринимательствоРадиоэлектроникаФизикаТеория систем управленияМаркетинг, товароведение, рекламаБанковское дело и кредитованиеПравоПолитология, ПолитисторияОхрана природы, Экология, ПриродопользованиеПедагогикаПсихология, Общение, ЧеловекМедицинаВетеринарияТеория государства и праваФизкультура и СпортСельское хозяйствоУголовное правоТехникаПрограммирование, Базы данныхПрограммное обеспечениеБиологияУголовное и уголовно-исполнительное правоАрхитектураИсторияЗдоровьеРелигияСоциологияМатериаловедениеКриминалистика и криминологияГосударственное регулирование, Таможня, НалогиЭкономическая теория, политэкономия, макроэкономикаМеталлургияБиржевое делоКомпьютерные сетиУголовный процессРимское правоГеография, Экономическая географияРазноеЦенные бумагиИстория государства и права зарубежных странЛитература, ЛингвистикаИсторическая личностьВоенная кафедраИстория отечественного государства и праваТранспортАвиацияАстрономияКосмонавтикаГражданская оборонаПодобные работы Широкополосный усилитель с подъёмом АЧХecho "Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и представлена на дискете 3,5. (в конверте на обороте обложки). Задание Диапазон частот от 10 МГц, до 200 МГц Допустимые часто Антенный усилитель с подъёмом АЧХecho "Наиболее эффективным представляется использование в данном случае межкаскадных корректирующих цепей 4-го порядка. Такая цепь позволяет делать коэффициент усиления с подъёмом до 6 дБ в полосе час Усилитель приемной антенной решеткиecho "Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине “Схемотехника АЭУ” РТФ КП 468740.009 ПЗ Выполнил : студент гр.148-3 ________ Вахрушев С.С. “____”___________2001г Руководитель: доцент кафед Усилитель генератора с емкостным выходомecho "Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и представлена на дискете 3,5” (в конверте на обороте обложки). Задание на курсовое проектирование по курсу «Аналоговые электр Усилитель систем контроля радиовещательных станцийecho "Работа усилителя в составе средств контроля предъявляет к нему ряд противоречивых требований. Это малый уровень нелинейных искажений, реализация повышенного коэффициента полезного действия, по в Проектирование усилителя мощности на основе ОУecho "Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том, что при проектировании усилителя следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройств Широкополосный усилитель мощностиecho "Полученные данные могут использоваться при создании реальных усилительных устройств. Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 97 и представлена на дискете 3,5” (в конверте Широкополосный усилитель калибровки радиовещательных станцийecho "Усилители являются необходимым элементом любых систем связи, радиовещания, акустики, автоматики, измерений и управления. При ремонте усилителей мощности, которые входят в состав радиовещательной
|