Ом                                                                    (2.26)

Первый транзистор выбирается исходя из условия, что статический коэффициент передачи тока базы b01=50¸100.

Примем b01=75.

Ток базы второго транзистора находится по формуле (2.19):

  мА.

  В.                                                                   (2.27)

  кОм.                                                    (2.28)

В соответствии с формулой (2.19):

А.

Ток базового делителя первого транзистора рассчитывается поформуле (2.20):

Iд1=10×Iб1=10×19,5×10-6=0,195 мА.

  кОм.                                           (2.29)

  кОм.                                   (2.30)

Так как усилитель маломощный, то возьмём эмиттерную термостабилизацию.

2.3.5. Расчёт выходной корректирующей цепи

Рисунок 2.9 - Выходная корректирующая цепь

Нормировка элементов производится по формулам (2.31):

,                                                                                   (2.31)

где Rнор и wнор – сопротивление и частота, относительно которых производится нормировка,

L, C, R – значения нормируемых элементов

Lн, Cн, Rн – нормированные значения.

Нормируем Свых (относительно Rн и wв) в соответствии с (2.31)

СвыхН=Свых×Rн×wв=5,1×10-12×50×2p×200×106=0,32

В таблице 7.1 [4] находим нормированные значения L1 и С1, соответствующие найденному СвыхН. Ближайшее значение СвыхН=0,285, ему соответствуют:

С1Н=0,3

L1Н=0,547

n=1,002.

Денормирование элементов производится по следующим формулам:

                                                                                        (2.32)

По (2.32) разнормируем С1Н  и  L1Н :

  нГн,

пФ.

Найдём ощущаемое сопротивление транзистора:

Rощ=Rн/n=50/1,002=49,9 Ом                                                                            (2.33)

2.3.6. Расчёт межкаскадной корректирующей цепи

Чтобы обеспечить подъём АЧХ, воспользуемся межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка [5].

Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 3.9.

Рисунок 2.10 - Каскад с межкаскадной корректирующей цепью четвёртого порядка.

По заданию необходимо осуществить подъём АЧХ на 5 дБ.

Так как неравномерность АЧХ всего устройства составляет ±1,5дБ, а число каскадов равно трём, то на каждый каскад приходится неравномерность АЧХ=±0,5дБ.

Нормированные значения элементов корректирующей цепи взяты из таблицы 9.1, исходя из заданных частотных искажений [5].

Так как транзистор биполярный, то его входная ёмкость Свх=¥

Рассчитаем нормированное значение выходной ёмкости первого транзистора (Свых1) по формуле (2.31).

Здесь нормируем относительно выходного сопротивления промежуточного (первого) транзистора и верхней частоты.

Свых1Н=Свых1×Rвых1×2pfв=5,1×10-12×75,2×2p×200×106=0,482

Найдём элементы коррекции с учетом  Свых1Н:

                                                                                      (2.34)

                                                                                  (2.35)

                                            (2.36)

                                                             (2.37)

                       (2.38)

                                                                   (2.39)

Разнормируем элементы коррекции в соответствии с (2.32):

  нГн

  Ом

  пФ

  пФ

  нГн.

Найдём коэффициент усиления выходного каскада:

                                                             (2.40)

где Rвх.н – входное сопротивление оконечного транзистора, нормированное относительно выходного сопротивления предоконечного транзистора,

Gном12 – коэффициент усиления транзистора, находится по формуле (2.41)

,                                  (2.41)

fмах – максимальная частота транзистора,

fв – верхняя частота заданной полосы пропускания.

Подставим в формулу (2.40), и получим:

раз = 16,3дБ.

2.4. Выбор входного транзистора

Транзистор входного каскада должен иметь такую же полосу частот, но, так как выходной каскад даёт достаточно высокий коэффициент усиления, то коэффициент усиления входного транзистора можно взять поменьше, чем у транзистора выходного и предоконечного каскадов [1].

Электрические параметры транзистора 2Т911А:

Коэффициент усиления по мощности при Uкэ=28В, Тк£40°С, на частоте f=1,8ГГц при Рвых=0,8Вт:

Gном1,2=2

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ при Uкэ=5В, Iэ=200мА (типовое значение):

b=40

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ при Uкэ=12В, Iк=200мА:

fТ=3060МГц

Ёмкость коллекторного перехода при Uкб=28В:

СUкэ=4пФ

Постоянная времени цепи ОС на ВЧ при Uкб=10В, Iэ=30мА, f=5МГц:

tс=25пФ

Предельные эксплуатационные данные транзистора 2Т911А:

Средняя рассеиваемая мощность в динамическом режиме

Рк=3Вт

По всем параметрам нам подходит транзистор  2Т911А.

Подставив в формулу (2.41) справочные значения коэффициента усиления и верхней частоты транзистора, найдём максимальную частоту:

,

где fвТР – граничная частота транзистора.

Таким образом fмах=1,8×109=2,5  ГГц

Подставив в формулу (2.41) найденное значение максимальной частоты и верхнюю частоту заданной полосы, найдём усиление:

Найдём выходное сопротивление транзистора (Rвых):

Uкб=55 В,  Iк=400 мА

Ом.

2.5. Расчёт предоконечного каскада

2.5.1. Расчёт рабочей точки

В данном каскаде используем транзистор КТ939, то есть такой же, как и в выходном каскаде.

Чтобы для всего усилительного каскада использовалось одно и тоже питание, рабочая точка для этого транзистора имеет такое же напряжение, но ток меньше, чем у выходного каскада в ‘коэффициент усиления конечного каскада’ раз.

Uкэ0=7  В,

  мА.

Таким образом рабочая точка: Iк0=16,7 мА

                                                    Uкэ0=7 В

Эквивалентные схемы транзистора представлены в пункте 2.3.3.

2.5.2. Эмиттерная термостабилизация

Возьмём напряжение на эмиттере Uэ=3 В.

Мощность, рассеиваемая на Rэ находится по формуле (2.16):

PRэ=16,7×3=50,1 мВт.

Еп для данной схемы находится по формуле (2.17):

Еп=3+7+0=10 В.

Рассчитаем Rэ, Rб1, Rб2 в соответствии с формулами (2.18)-(2.22)

Ом,

 мА,

ток базового делителя: Iд=10×Iб=1,48 мА,

  Ом,

  Ом.

Схема каскада с эмиттерной термостабилизацией приведена на рисунке 2.7.

Найдём Lк, исходя из условий, что на нижней частоте полосы пропускания её сопротивление много больше сопротивления нагрузки для данного транзистора. В нашем случае:

нГн.

2.5.3. Расчёт элементов ВЧ коррекции и коэффициента усиления

По таблице [5] найдём коэффициенты, соответствующие нулевому подъёму АЧХ и неравномерности ±0,5дБ

Рассчитаем нормированное значение выходной ёмкости первого транзистора (Свых1) по формулам (2.31).

Здесь нормируем относительно выходного сопротивления входного транзистора (Rвых1) и верхней частоты.

Свых1Н=Свых1×Rвых1×2pfв=5,1×10-12×137,5×2p×200×106=0,88

По формулам (2.34)-(2.39) найдём элементы коррекции:

В соответствии с (2.32) разнормируем элементы коррекции:

  нГн

  Ом

  пФ

  пФ

  нГн.

Найдём коэффициент усиления предоконечного каскада по формуле (2.40), где Rвх.н – входное сопротивление предоконечного транзистора, нормированное относительно выходного сопротивления входного транзистора:

2.6. Расчёт входного каскада

2.6.1. Расчёт рабочей точки

Рабочая точка для этого транзистора имеет такое же напряжение, но ток меньше, чем у предоконечного каскада в ‘коэффициент усиления предоконечного каскада’ раз.

Uкэ0=7  В,

  мА.

Таким образом рабочая точка: Iк0=2,7 мА

                                                    Uкэ0=7 В

2.6.2. Однонаправленная модель входного транзистора

а). Сначала найдём Сu кэ , чтобы найти Rб.

Так как в справочнике Сu кэ найдена при напряжении 28 В, а нам необходима при 10 В, то, используя формулу (2.8), получим:

Ф.

Теперь найдём Rб по формуле (2.9):

Ом.

Rвх=rб=1,5  Ом.

б).  Найдём Rвых по формуле (2.15).

Uкб=55 В,  Iк=400 мА

Ом.

в). Индуктивность входа

Lб=0,5 нГн,  Lэ=0,55 нГн

Lвх= Lб+ Lэ=0,5+0,55=1,05 нГн

г). По формуле (2.8) рассчитаем выходную ёмкость

Ф.

Коэффициент усиления транзистора находится по формуле (2.14), где a0 и rэ – из (2.13) и (2.10) соответственно:

,   Ом

.

Т.о. элементы однонаправленной модели:

Lвх=1,05 нГн

Rвх=1,5 Ом

Rвых=137,5 Ом

Свых=20 пФ

Однонаправленная модель приведена на рисунке 3.6.

2.6.3. Эмиттерная термостабилизация

Возьмём напряжение на эмиттере равным Uэ=3 В.

В соответствии с формулой (2.16), мощность, рассеиваемая на Rэ равна

PRэ=2,7××3=8,1 мВт.

По формулам (2.18)-(2.22) рассчитаем Rэ, Rб1, Rб2:

Ом,

 мкА,

ток базового делителя: Iд=10×Iб=238 мкА,

  Ом,

  Ом.

Схема каскада с эмиттерной термостабилизацией приведена на рисунке 2.7.

Аналогично, как и для предыдущего каскада найдём Lк:

нГн.

2.6.4. Расчёт элементов ВЧ коррекции и коэффициента усиления

В соответствии с таблицей 9.1 [5], для нулевого подъёма и с неравномерностью АЧХ=±0,5дБ:

Здесь нормируем относительно сопротивления генератора (Rг) и верхней частоты.

Нормированные значения элементов находятся по формулам(2.34)-(2.39)

По (2.32) разнормируем элементы коррекции:

  нГн

  Ом

  пФ

  пФ

  нГн.

Найдём коэффициент усиления входного каскада по формуле (2.40), но здесь Rвх.н – входное сопротивление входного транзистора, нормированное относительно сопротивления генератора:

раз=21,5дБ.

2.7. Расчёт разделительных и блокировочных конденсаторов

Найдём искажения, вносимые разделительными и блокировочными конденсаторами [4]:

дБ=1,05  раз.

Искажения, вносимые каждым конденсатором:

В общем виде:

,                                                               (2.42)

где fн – нижняя частота,R1, R2 – обвязывающие сопротивления

Рисунок 2.11 – Входной каскад с разделительными и блокировочными конденсаторами.

Рисунок 2.12 – Предоконечный каскад с разделительными и блокировочными конденсаторами.

Рисунок 2.13 –Оконечный каскад с разделительными и блокировочными конденсаторами.

Сдоп выбирается таким, что на нижней частоте её сопротивление было много меньше, чем R2, то есть:

                                                                                  (2.43)

В (2.43) подставим численные значения, и найдём Сдоп:

нФ,

нФ.

Найдём Rр1, Rр2, Rр3, исходя из формулы:

,                                                                                     (2.44)

где S210 – коэффициент усиления соответствующего транзистора,

      для выходного каскада R3=Rн, а для остальных двух – R1,2=R2 соответствующего каскада.

В соответствии с (2.44):

для входного каскада:

  Ом,

для оконечного:

  Ом,

для выходного:

  Ом,

По (2.42) найдём Ср1, Ср2, Ср3.

По заданным искажениям найдём блокировочные конденсаторы (в нашем случае Сэi), исходя из формулы:

,                                                                    (2.45)

где S – крутизна соответствующего транзистора,

     Rэi – сопротивление эмиттера (схема термостабилизации) для соответствующего транзистора.

Подставляя численные значения в (2.45), получим:

пФ,

нФ,

нФ.

Коэффициент усиления всего усилителя:

раз = 53,6 дБ.

3. Заключение

В результате выполненной курсовой работы получена схема электрическая принципиальная усилителя-корректора. 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.

Таким образом, в данной курсовой работе был разработан усилитель-корректор на транзисторах КТ911А и КТ939А, имеющий следующие технические характеристики:

Полоса рабочих частот                                                              10-200 МГц

Подъём АЧХ                                                                                         5 дБ

Амплитуда выходного напряжения                                                     5В

Коэффициент усиления                                                                        50дБ

Напряжение питания                                                                            10В

Сопротивления генератора и нагрузки                                                         50 Ом

Список использованной литературы

1. Полупроводниковые приборы : Транзисторы. П53 Справочник / В.Л. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н.Н. Гарюнова. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 904 c., ил.

2. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977г.

3. А.А. Титов, Л.И. Бабак, М.В. Черкашин. Электронная техника. сер. СВ – техника. Вып. 1 (475), 2000

4. Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах – #"1.files/image143.gif">