.                     (2.21)

     Расчет  схемы эмиттерной термостабилизации закончен.

     Схема активной коллекторной термостабилизации усилительного каскада приведена на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

       В качестве управляемого активного сопротивления выбран маломощный транзистор КТ 316А со средним коэффициентом передачи тока базы 50. Напряжение на сопротивлении цепи коллектора по постоянному току должно быть больше 1 В, в данной схеме оно принято за 1.24 В.

     Энергетический расчет схемы производится по формулам [2]:

                         .                           (2.22)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

                             .                                  (2.23)

      Видно, что мощность рассеивания на отдельном резисторе уменьшилась почти в три раза по сравнению с предыдущей схемой.

Рассчитаем номиналы схемы [2]:

                           .                     (2.24)

     Номиналы реактивных элементов рассчитываются по формулам:

                                                                                                    (2.25)

     Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

     Сравнивая две схемы видно, что более эффективно использовать активную коллекторную термостабилизацию, и с энергетической, и с практической точек зрения. Поэтому далее в принципиальной электрической схеме усилителя будет использоваться активная коллекторная схема термостабилизации.

      2.3.4. Расчет выходной корректирующей цепи

     Схема оконечного каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Схема выходной корректирующей цепи.

     От выходного каскада усилителя требуется получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот [1]. Это достигается путем реализации ощущаемого сопротивления нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Одна из возможных реализаций - включение выходной емкости транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающей максимальное согласование в требуемой полосе частот.

     По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 2.3.2) найдем параметр b3, чтобы применить таблицу коэффициентов [1]:

                    .                 (2.26)

     Требуемые параметры из таблицы коэффициентов [1] с учетом величины b3:

C1н=b1=1.2,     L1н=b2=0.944,     1.238.

     Разнормируем параметры и найдем номиналы элементов схемы:

                            .                              (2.27)

     2.3.5 Расчет межкаскадной корректирующей цепи

     Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка представлена на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 - Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка.

     Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с различным  наклоном АЧХ, лежащим в пределах необходимых отклонений (повышение или понижение) с заданными частотными искажениями [1]. Таблица коэффициентов, полученная с помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных усилителей, позволяет выбрать нормированные значения элементов МКЦ исходя из технического задания. МКЦ в данном усилителе должна обеспечить нулевой подъем АЧХ, с частотными искажениями в пределах . Требованиям технического задания соответствуют табличные [1] значения:                          

     Тип транзистора в каскаде, предшествующему данной МКЦ, точно такой же, как и в выходном каскаде. Это имеет значение для параметров нормировки элементов МКЦ оконечного каскада. Для расчета нормированных значений элементов МКЦ, обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных значений Cвых и Rн, следует воспользоваться формулами пересчета [1]:

                                        .                                           (2.28)

     Найдем величины, необходимые для расчета нормированных величин по известным формулам:

     Пересчитаем табличные величины с учетом корректирующих формул:

                                               (2.29)

     Разнормируем элементы МКЦ по формулам:     

                                          ,     .                                                 (2.30)

    Рассчитаем номиналы элементов корректирующей схемы:

     Рассчитаем дополнительные параметры:

                (2.31)

где S210- коэффициент передачи оконечного каскада. Расчет оконечного каскада закончен.

2.4  Расчет предоконечного каскада

     Транзистор остался прежним. Это диктуется требованиями к коэффициенту усиления. Значения элементов схемы Джиаколетто и однонаправленной модели не изменились.

2.4.1      Активная коллекторная термостабилизация

     Схема активной коллекторной термостабилизации предоконечного каскада приведена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

     Все параметры для предоконечного каскада остались прежними, но изменилась рабочая точка:

                                      Uкэ0= 16.5В

                                       Iк0= Iк0оконечного/S210Vtоконечного=0.101А.

     Энергетический расчет производится по формулам, аналогичным (2.22):

     Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

.

     Рассчитаем номиналы схемы по формулам (2.24):

     Номиналы реактивных элементов рассчитываются по формулам (2.25):

     Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

2.4.2      Межкаскадная корректирующая цепь

     Межкаскадная корректирующая цепь приведена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка.

     Методика расчета корректирующей цепи не изменилась, условия – прежние, т.к. тип транзистора не изменился. Транзистор входного каскада аналогичен транзистору предоконечного каскада, поэтому параметры нормировки не изменились. Табличные значения прежние:

          Величины, необходимые для разнормировки, не изменились по сравнению с оконечным каскадом:

     Нормированные параметры МКЦ не изменились:

     Разнормируем элементы МКЦ:

         Рассчитаем дополнительные параметры:

где S210 - коэффициент передачи предоконечного каскада. Расчет предоконечного каскада окончен.

2.5            Расчет входного каскада

     Схема входного корректированного каскада приведена на рисунке 2.13. Сигнал подается от генератора с емкостным выходом. У генератора по заданию активная составляющая выходного сопротивления равна бесконечности. Так как невозможно реализовать реальный усилительный каскад с таким параметром генератора, сопротивление Rг приняли равным 100 Ом.

Рисунок 2.13 – Входной корректированный каскад.

     Транзистор входного каскада остался прежним. Это диктуется требованиями к коэффициенту усиления.

2.5.1      Активная коллекторная термостабилизация

     Схема активной коллекторной термостабилизации приведена на рисунке 2.14. Расчет схемы производится по той же методике, что и для оконечного каскада.

Рисунок 2.14 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

     Все параметры для входного каскада остались прежними, но изменилась рабочая точка:

                                 Uкэ0= 16.5В,

                                  Iк0= Iк0предоконечного/S210Vt предоконечного=33мА.

     Энергетический расчет производится по известным формулам:

     Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

.

     Рассчитаем номиналы схемы:

     Номиналы реактивных элементов рассчитываются по формулам (2.25):

     Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

2.5.2      Расчет входной корректирующей цепи

     В качестве входной корректирующей цепи используется диссипативная корректирующая цепь четвертого порядка, которая приведена на рисунке 2.15. Применение такой цепи позволяет обеспечить требования, поставленные техническим заданием. Нормировка элементов МКЦ осуществляется на выходные емкость генератора и  сопротивление.

Рисунок 2.15 - Входная корректирующая цепь четвертого порядка.

     Методика расчета корректирующей цепи не изменилась, условия – прежние, т.к. тип транзистора не изменился. Нормировка элементов цепи осуществляется на выходные емкость и сопротивление генератора. Табличные значения нормированных элементов прежние:

     Величины, необходимые для разнормировки, изменились с учетом параметров генератора:

     Нормированные параметры изменились:

     Разнормируем элементы МКЦ:

     Рассчитаем дополнительные параметры:

где S210 - коэффициент передачи входного каскада. Расчет входного каскада окончен.

2.6            Расчет разделительных емкостей

     Рассчитываемый усилитель имеет 4 реактивных элемента, вносящих частотные искажения - разделительные емкости. Усилитель должен обеспечивать в рабочей полосе частот искажения АЧХ, не превышающие 3дБ. Номинал каждой емкости с учетом заданных искажений, параметров корректирующей цепи и транзистора, рассчитывается по формуле [2]:

                                                                                (2.32)

где  Yн – заданные искажения;                                                                                R11 – параллельное соединение выходного сопротивления транзистора и соответствующего сопротивления МКЦ (R2), Ом                                                                R22 – соответствующий номинал резистора МКЦ (Rдоп), Ом;                                                        wн – нижняя частота, Рад/с.

Приведем искажения, заданные в децибелах, к безразмерной величине:                                                        ,                                                 (2.33)

где М – частотные искажения, приходящиеся на каскад, Дб. Тогда

     Номинал разделительной емкости оконечного каскада:

     Номинал разделительной емкости предоконечного каскада:

     Номинал разделительной емкости входного каскада:

     На этом расчет разделительных емкостей и усилителя заканчивается.

3. Заключение.

     В результате выполненной курсовой работы получена схема электрическая принципиальная усилителя генератора с емкостным выходом. Известны топология элементов и их номиналы. Поставленная задача решена в полном объеме, однако для практического производства устройства данных недостаточно. Необходимая информация может быть получена в результате дополнительных исследований, необходимость которых в техническом задании настоящего курсового проекта не указывается.

Список использованных источников

     1 Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. – М.: КУБК-а, 1997.

     2 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах – #"1.files/image103.jpg">

Страницы: 1, 2