Рисунок 3.3.7 Принципиальная схема эмитерной термостабилизации

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера  и ток делителя  (см. рис. 3.4), а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются .

Напряжение эмиттера  выбирается равным порядка . Ток делителя  выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

(мА);                                         (3.3.18) 

Тогда:

 А                               (3.3.19)      

Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле: (В) ;                                        (3.3.20)       

Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

   Ом;                                                         (3.3.21)               

 (Ом);                               (3.3.22)     

 (Ом);             (3.3.23)    

Данная методика расчёта не учитывает напрямую заданный диапазон температур окружающей среды, однако, в диапазоне температур от 0 до 50 градусов для расчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлимую стабилизацию [2].                                                                 

3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3.8  Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия (пусть В), тогда . Затем производим  расчёт по формулам [6]:

;                                                                                   (3.3.24)

;                                                                              (3.3.25)

;                                                                         (3.3.26)

;                                                                            (3.3.27)

,                                                                            (3.3.28)

где  – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

;                                                                            (3.3.29)

;                                                                         (3.3.30)

.                                                                       (3.3.31)

Получаем следующие значения:

(Ом);

(мА);

(В);

         (А);

(А);

(Ом);

(кОм);

 (Ом)

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.

Как было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в мощных каскадах применять “невыгодно” так как на резисторе, включённом в цепь эмиттера, расходуется большая мощность, поэтому в нашем случае необходимо выбрать активную коллекторную стабилизацию.

3.3.5 Расчёт корректирующих цепей

3.3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи

Расчёт всех КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [5]. Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.3.9.

Рисунок 3.3.9 Схема выходной корректирующей цепи

Найдём – выходное сопротивление транзистора нормированное относительно  и :

                                                                 (3.3.32)

.

Теперь, по таблице приведённой в [4], найдём ближайшее к рассчитанному значение  и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ:  и , а также –коэффициент, определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки  и модуль коэффициента отражения .

Найдём истинные значения элементов по формулам:

;                                                                                  (3.3.33)

;                                                                                  (3.3.4)

.                                                                                    (3.3.35)

(нГн);

(пФ);

3.3.5.2 Расчёт межкаскадной  КЦ

В данном усилителе имеются две МКЦ: между выходным и предоконечным каскадами и между предоконечным и входным каскадами. Это корректирующие цепи третьеого порядка. Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с равномерной АЧХ и частотными искажениями  лежащих в пределах допустимых отклонений [5].

Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, находящейся между выходным и предоконечными каскадами:

Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.3.10

Рисунок 3.3.10. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка

При расчёте используются однонаправленные модели на ВЧ выходного и предоконечного транзисторов. Возникает задача: выбор предоконечного транзистора. Обычно его выбирают ориентировочно, и если полученные результаты будут удовлетворять его оставляют.

Для нашего случая возьмём транзистор КТ930А, который имеет следующие эквивалентные параметры [3]:

При расчёте будут использоваться коэффициенты: , ,  , значения которых берутся из таблицы [5] исходя из заданной неравномерности АЧХ. В нашем случае они соответственно равны: 2.31, 1.88, 1.67. Расчет заключается в нахождении нормированных значений: и подставлении их в соответствующие формулы, из которых находятся нормированные значения элементов и преобразуются  в действительные значения.

Итак, произведём расчёт, используя следующие формулы:

,                                            (3.3.36)            

,                                               (3.3.37)

=                                                           (3.3.38)

- нормированные значения , , .

Подставим исходные параметры и в результате получим:

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;            

;

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;

;                                       (3.3.39)

;                                          (3.3.40)

.                      (3.3.41)    

При расчете получим:

и в результате:                                                                                                           

                (3.3.42)           

Рассчитаем дополнительные параметры:

                                            (3.3.43)                  

      (3.3.44)                                   

где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.

Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:

                                                             (3.3.45)

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:     

,    ,          ,          (3.3.46)                

 На этом расчёт выходного каскада закончен и можно приступить к предоконечному каскаду.

3.4         Расчёт предоконечного каскада

3.4.1Выбор рабочей точки

При расчёте режима предоконечного каскада условимся что питание всех каскадов осуществляется от одного источника напряжения с номинальным значением Eп. Так как Eп=Uк0, то соответственно Uк0 во всех каскадах берётся одинаковое то есть Uк0(предоконечного к.)=Uк0(выходного к).   Мощность, генерируемая предоконечным каскадом доложна быть в коэффициент усиления выходного каскада вместе с МКЦ(S210) раз меньше, следовательно, и Iк0, будет во столько же раз меньше. Исходя из вышесказанного координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=1.8/2.23= 0.8 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе Pк= Uк0 Iк0=12 Вт.

3.4.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2 его название КТ930А. Этот транзистор так же отвечает требованиям, приведенных в пункте 3.3.2. Его основные технические характеристики взяты из справочника [3] и приведены ниже.

Электрические параметры:

1.        граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2.        Постоянная времени цепи обратной связи пс ;

3.        Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4.        Ёмкость коллекторного перехода при  В пФ;

5.        Индуктивность вывода базы нГн;

6.        Индуктивность вывода эмиттера нГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1.        Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2.        Постоянный ток коллектора А;

3.4.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

Так как при расчётах схема Джокалетто не используется, то достаточно будет расчитать однонаправленную модель на ВЧ. Эквивалентная схема замещения транзистора имеет тот же вид, что и схема, представленная на рисунке 3.3.6. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым в пункте 3.3.3.

нГн;

пФ;

Ом

Ом;

3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации

Как было сказано в пункте 3.3.4.2., для данного усилителя предпочтительней выбрать во всех каскадах активную коллекторную термостабилизацию.  Принципиальная схема её представлена на рисунке 3.3.8. Расчёт производится аналогично расчёту выходного каскада. Отличием является лишь то, что коллекторный ток  будет иметь другое значение.

В качестве VT1 возьмём транзистор КТ361А так как требуется меньшее рассеивание энергии чем в выходном каскаде. H21 транзистора КТ 361, используемое в ниже приведённых формулах равно H21=50. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия (пусть В), тогда . В результате получаем следующие значения:

Ом;

А;

В;

         А;

А;

Ом;

кОм.

         Ом

 На этом расчёт термостабилизации закончен.

3.4.5. Расчёт межкаскадной  КЦ

 Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, расположенной между вторым и первым каскадом производится аналогично расчёту приведённому в пункте 3.3.5.2. Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.4.1

Рисунок 3.4.1. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка

В качестве входного транзистора возьмём КТ 930А. Его параметры, необходимые для расчёта имеют следующие значения:     

Далее подставляя параметры транзисторов: VT 1 и VT  2 в соответствующие формулы получим следующие значения:

,

,                                                          

=  - нормированные значения , , .

;

;                                                                          

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;                                                               

;

;

.

При расчете получим:

и в результате:

Рассчитаем дополнительные параметры:

где S210- коэффициент передачи предоконечного каскада.

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:     

,    ,          ,                            

 На этом расчёт предоконечного каскада закончен и можно приступить к входному каскаду.

3.5 Рассчёт входного каскада по постоянному току

3.5.1 Выбор рабочей точки

Выбор рабочей точки входного каскада производится анологично предыдущим  каскадам, то есть Uко берётся тем же самым а Iко в коэффициент усиления раз предоконечного каскада вместе с МКЦ( S210) меньше. Тогда координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=0.8/3.131=0.26 А.

3.5.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора был осуществлён при расчёте МКЦ, его название КТ 930А. Его основные технические характеристики приведены в пункте 3.4.2.

3.5.3 Расчёт цепи термостабилизации

Для входного каскада также выбрана активная коллекторная  термостабилизация, и расчёт производится в соответствии с методикой расписанной в пункте 3.3.4.1.

В качестве VT1 возьмём тот же транзистор КТ361А.

 Ом;

А;

В;

         А;

А;

Ом;

кОм.

         Ом

 На этом расчёт термостабилизации закончен.

        3.5.4 Расчёт входной КЦ

Принципиальная схема входной корректирующей цепи представлена на рисунке  3.5.1.

Рисунок 3.5.1 Схема входной корректирующей цепи

Методика расчёта  входной корректирующей цепи аналогична методике расчёта МКЦ, о которой написано в пункте   . Здесь Rвых есть выходное сопротивлние генератора, а Cвых его ёмкость. Подставим эти значения в соответствующие формулы и получим исходные параметры цепи:  

,                                                          

=  - нормированные значения , , .

Подставим исходные параметры и в результате получим:

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;

;                                                                          

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;

;

;

.

При расчете получим:

и в результате:

Рассчитаем дополнительные параметры:

где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:     

,    ,          ,                            

       На этом расчёт водного каскада закончен.

3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей

        В данном усилителе имеются три блокировочные ёмкости, которые стоят в цепях коллекторной стабилизации, и необходимы для того чтобы термостабилизация не влияла на режим работы усилителя по переменному току. Блокировочные ёмкости С4, С9, С14 рассчитываются из условия, что их сопротивление на нижней частоте в десять раз меньше сопротивления R2 в цепи коллекторной стабилизации (рисунок 3.3.8). То есть:

1/WнCбл=R2/10

отсюда

,                              (3.6.1)                                           

Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей в выходном каскаде, R2=200Ом тогда:

Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей в предоконечном каскаде, R2=456Ом тогда:

Для расчёта блокировочной ёмкости, стоящей во входном каскаде, R2=1400Ом тогда:

Так же в усилителе имеются три конденсатора фильтра : С5, С10, С15,. которые стоят паралельно R4(рисунок 3.3.8) по переменному току. Их роль не пропустить переменную составляющую на источник питания. Их рассчёт производится аналогично блокировочным емкостям, разница лишь в том что в формуле (3.6.1) вместо R2 ставится R4. Исходя из этого, получим следующие значения:

При расчёте ёмкости, стоящей в выходном каскаде(С14), R4=0.6Ом тогда:

При расчёте ёмкости, стоящей в предоконечном каскаде(С9), R4=1.25Ом тогда:

При расчёте ёмкости, стоящей во входном каскаде(С4), R2=3.85Ом тогда:

Дроссель в коллекторной цепи выходного каскада ставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величина выбирается исходя из условия:

Страницы: 1, 2, 3, 4