|  Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устрой... |
. (3.28)
Квадрат модуля
функции-прототипа (3.28) имеет вид:
. (3.29)
Для нахождения коэффициентов составим систему линейных неравенств (3.5):
(3.30)
Решая (3.30) для различных и , при условии максимизации функции цели: , найдем коэффициенты , соответствующие различным
полосам пропускания полосового усилительного каскада. Вычисляя полиномы Гурвица
знаменателя функции (3.29), определим коэффициенты функции-прототипа (3.28).
Значения
коэффициентов функции-прототипа (3.28), соответствующие различным величинам
относительной полосы пропускания определяемой отношением , где – верхняя и нижняя граничные частоты
полосового усилителя, для неравномерности АЧХ ± 0,5 дБ, приведены в таблице
3.6.
Таблица 3.6 – Нормированные значения элементов КЦ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3
=0.29994
=2.0906
=0.29406
=1.0163
|
0.00074
0.0006
0.0005
0.0004
0.0003
0.0002
0.0001
0.0
|
0.2215
0.2509
0.2626
0.2721
0.2801
0.2872
0.2935
0.2999
|
5.061
4.419
4.216
4.068
3.951
3.855
3.773
3.702
|
100.2
76.29
69.26
64.22
60.27
57.04
54.31
51.96
|
0.00904
0.01200
0.01325
0.01429
0.01523
0.01609
0.01689
0.01764
|
|
1.4
=0.42168
=2.1772
=0.40887
=1.0356
|
0.0021
0.0015
0.001
0.0007
0.0005
0.0003
0.0002
0.0
|
0.3311
0.3728
0.3926
0.4024
0.4084
0.4139
0.4166
0.4217
|
3.674
3.231
3.066
2.994
2.951
2.914
2.896
2.864
|
39.44
29.34
25.96
24.49
23.66
22.91
22.57
21.93
|
0.02158
0.02931
0.03313
0.03500
0.03631
0.03746
0.03803
0.03911
|
|
|
1.6
=0.55803
=2.2812
=0.52781
=1.0474
|
0.0045
0.004
0.003
0.002
0.0015
0.001
0.0007
0.0
|
0.4476
0.4757
0.5049
0.5259
0.5349
0.5431
0.5478
0.5580
|
3.002
2.799
2.630
2.527
2.487
2.452
2.433
2.392
|
21.54
17.78
15.07
13.54
12.96
12.46
12.19
11.63
|
0.03620
0.04424
0.05235
0.05822
0.06075
0.06313
0.06448
0.06747
|
|
|
1.8
=0.75946
=2.4777
=0.69615
=1.0844
|
0.0091
0.009
0.008
0.007
0.005
0.002
0.001
0.0
|
0.6180
0.6251
0.6621
0.6810
0.7092
0.7411
0.7514
0.7595
|
2.526
2.495
2.335
2.267
2.180
2.096
2.075
2.055
|
12.93
12.43
9.831
8.914
7.858
6.886
6.646
6.431
|
0.0540
0.0560
0.0711
0.0791
0.0892
0.1013
0.1050
0.1080
|
|
|
2
=0.98632
=2.7276
=0.87132
=1.13
|
0.0144
0.014
0.012
0.01
0.007
0.005
0.001
0.0
|
0.831
0.850
0.888
0.911
0.938
0.953
0.980
0.986
|
2.189
2.133
2.039
1.991
1.942
1.917
1.878
1.869
|
8.543
7.586
6.182
5.578
5.010
4.736
4.319
4.233
|
0.073
0.082
0.101
0.112
0.124
0.131
0.142
0.145
|
|
Продолжение таблицы 3.6
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5
=1.4344
=3.2445
=1.1839
=1.2206
|
0.0236
0.022
0.02
0.015
0.01
0.005
0.001
0.0
|
1.262
1.299
1.320
1.358
1.387
1.412
1.430
1.434
|
1.842
1.793
1.770
1.736
1.714
1.699
1.689
1.686
|
5.423
4.367
3.932
3.379
3.058
2.829
2.685
2.652
|
0.097
0.121
0.133
0.153
0.168
0.181
0.188
0.190
|
|
3
=2.0083
=3.9376
=1.5378
=1.3387
|
0.032
0.03
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0.0
|
1.827
1.864
1.900
1.927
1.950
1.971
1.990
2.008
|
1.628
1.609
1.595
1.589
1.584
1.582
1.580
1.579
|
4.027
3.213
2.717
2.458
2.280
2.143
2.032
1.939
|
0.112
0.139
0.163
0.178
0.190
0.200
0.209
0.218
|
|
4
=2.9770
=5.1519
=2.1074
=1.573
|
0.0414
0.04
0.035
0.03
0.02
0.01
0.005
0.0
|
2.787
2.812
2.848
2.872
2.912
2.946
2.962
2.977
|
1.455
1.456
1.460
1.464
1.474
1.483
1.488
1.492
|
3.137
2.661
2.229
2.010
1.772
1.611
1.548
1.493
|
0.124
0.144
0.170
0.185
0.207
0.223
0.231
0.237
|
|
5
=4.131
=6.6221
=2.7706
=1.8775
|
0.0479
0.045
0.04
0.03
0.02
0.01
0.005
0.0
|
3.936
3.972
4.000
4.040
4.073
4.103
4.128
4.131
|
1.353
1.366
1.377
1.395
1.411
1.426
1.439
1.440
|
2.716
2.162
1.898
1.635
1.478
1.366
1.287
1.279
|
0.130
0.160
0.180
0.204
0.221
0.235
0.245
0.247
|
|
6
=4.79
=7.4286
=3.109
=2.0246
|
0.050
0.048
0.045
0.04
0.03
0.02
0.01
0.0
|
4.604
4.625
4.644
4.667
4.704
4.735
4.763
4.790
|
1.315
1.325
1.334
1.346
1.366
1.382
1.399
1.415
|
2.413
2.105
1.914
1.730
1.518
1.401
1.284
1.206
|
0.139
0.157
0.171
0.186
0.208
0.223
0.237
0.248
|
В таблице
представлены также результаты вычислений нормированных значений элементов , полученные из решения
системы неравенств (3.3) и соответствующие различным значениям .
Анализ полученных
результатов позволяет установить следующее. Для заданной относительной полосы
пропускания существует определенное значение , при превышении которого реализация каскада с
требуемой формой АЧХ становится невозможной. Это обусловлено уменьшением добротности
рассматриваемой цепи с увеличением .
Рассматриваемая
КЦ (рис. 3.16) может быть использована и в качестве входной КЦ. В этом случае
при расчетах следует полагать , .
Пример 3.5. Рассчитать КЦ однокаскадного
транзисторного усилителя, являющегося одним из восьми канальных усилителей выходного
усилителя мощности 500 Вт передатчика FM диапазона, при условиях: 75 Ом; =10 пФ; диапазон частот 88-108 МГц; в качестве
усилительного элемента использовать транзистор КТ970А.
Принципиальная
схема каскада приведена на рис. 3.22. Элементы
11 нГн, 240 пФ, 56 нГн, 47 пФ формируют трансформатор импедансов
(см. раздел 2.3), обеспечивающий оптимальное, в смысле достижения максимального
значения выходной мощности, сопротивление нагрузки транзистора и практически не
влияющий на форму АЧХ усилительного каскада.
В каскаде
использован стабилизатор напряжения базового смещения на транзисторах КТ817Г,
обеспечивающий стабилизацию угла отсечки коллекторного тока транзистора КТ970А
[23].
Решение. Используя справочные данные
транзистора КТ970А [13] и соотношения для расчета значений элементов
однонаправленной модели [10], получим: 0,053 Ом; 0,9 нГн; = 113, где сопротивление базы транзистора; индуктивности выводов базы
и эмиттера транзистора.
Рис. 3.22 Рис.
3.23
Для заданного
диапазона частот имеем: =
6,15×108;
= 1,23; Нормированные
относительно и значения элементов равны: 7,06×10-4; 7,38×10-3; 0,46. Используя табличные значения , для = 1,3, в соответствии с (3.3) из
(3.25) получим: =5,4×10-4. Ближайшее табличное
значение = 5×10-4, для
которого: 0,2626;
4,216; 69,26; 0,01325. По соотношениям (3.26)
определим: 0,2626;
3,756; 54,56; 0,0093. Осуществляя денормирование элементов
КЦ, имеем: 32 нГн; 81,4 пФ; 1183 пФ;
1,1 нГн. По соотношению (3.27) найдем коэффициент усиления каскада: 7,33.
На рис. 3.23
приведена АЧХ спроектированного однокаскадного усилителя, вычисленная с использованием
полной эквивалентной схемы замещения транзистора [13] (кривая 1). Здесь же
представлена экспериментальная характеристика усилителя (кривая 2).
3.3.3.
Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов с корректирующей цепью,
выполненной в виде фильтра нижних частот
Описание схемы КЦ, приведенной на рис. 3.17, ее применение в полосовых
усилителях мощности, а также методика настройки даны в [19, 20, 25, 57].
Известные методы расчета указанной КЦ [20, 25, 57] не учитывают частотную
зависимость коэффициента усиления транзистора в пределах рабочего диапазона,
что является причиной значительных искажений формы АЧХ разрабатываемых усилителей.
Аппроксимируя входной и выходной импедансы транзисторов и - и - цепями перейдем к схеме, приведенной на рис.
3.24.
Рис.
3.24
Коэффициент
прямой передачи последовательного соединения КЦ и транзистора может быть описан в символьном
виде дробно-рациональной функцией комплексного переменного:
, (3.31)
где ;
– нормированная частота;
– текущая круговая
частота;
– центральная
круговая частота полосового усилителя;
;
–
коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего
согласования на частоте =1;
(3.32)
;
;
–
нормированные относительно и значения элементов ;
–
активная и емкостная составляющие выходного сопротивления транзистора ;
–
активная и индуктивная составляющие входного сопротивления транзистора .
Из (3.31)
следует, что коэффициент усиления на частоте =1 равен:
. (3.33)
В качестве прототипа характеристики (3.31) выберем функцию:
. (3.34)
Квадрат модуля функции-прототипа (3.34) имеет вид:
. (3.35)
Для выражения (3.35) составим систему линейных неравенств (3.5):
(3.36)
Решая (3.36) для различных и при условии максимизации функции цели: , найдем коэффициенты , соответствующие различным
полосам пропускания полосового усилительного каскада. Вычисляя полиномы Гурвица
знаменателя функции (3.35), определим коэффициенты функции-прототипа (3.34).
Значения коэффициентов функции-прототипа для различных полос пропускания
и неравномерности АЧХ ±0,25 дБ приведены в таблице 3.7. Здесь же представлены
результаты вычислений нормированных значений элементов , полученные из решения системы
неравенств (3.3) и соответствующие различным значениям .
Анализ полученных результатов позволяет установить следующее. Для
заданной относительной полосы пропускания, определяемой отношением , где – верхняя и нижняя граничные
частоты полосового усилителя, существует определенное значение , при превышении которого
реализация каскада с требуемой формой АЧХ становится невозможной. При допустимой
неравномерности АЧХ, равной 0,25 дБ, ее аппроксимация функцией (2.34) возможна
при условии . При
допустимой неравномерности АЧХ более 0,25 дБ, область аппроксимации
увеличивается незначительно. Поэтому создание усилителя с полосой пропускания
более одной октавы с использованием изображенной на рис. 3.17 КЦ невозможно.
Рассматриваемая КЦ (рис. 3.17) может быть использована и в качестве
входной КЦ усилителя. В этом случае при расчетах следует полагать , .
Таблица 3.7 – Нормированные значения элементов
КЦ
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх