При низкой оригинальности работы "Рассчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.3, где - сопротивление нагрузки; - сопротивление в цепи коллектора. При отсутствии реактивности нагрузки, полоса пропускания каскада определяется параметрами транзистора. В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением: , где ; (1.2) Входное сопротивление каскада может быть аппроксимировано параллельной RC цепью [1]: ; (1.7) Рассчитать , , , каскада, приведенного на рисунке 1.3 при использовании транзистора КТ610А (=5 Ом, =1 Ом, =0,0083 Сим, =4 ПФ, =160 ПФ, =1 ГГЦ, =120, =0,95 А/В, =0,99, =55 МА), и условий: =50 Ом; =0,9; =10.Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.4, где - сопротивление в цепи коллектора; , - входное сопротивление и входная емкость нагружающего каскада. В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением: , где = ? (1.9) Значения , , каскада рассчитываются по формулам (1.6), (1.7), (1.8). Рассчитать , , , каскада приведенного на рисунке 1.4 при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) и условий =0,9; =10; , - из примера 1.Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 3.1. При отсутствии реактивности нагрузки высокочастотная (ВЧ) индуктивная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором. При заданном , каскада равна: = . Значения , каскада рассчитываются по формулам (1.7), (1.8). Пример 3 Рассчитать , , , , каскада с ВЧ индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий =0,9; =10; =50 Ом.Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 3.2. = ? , (1.18) определяется выражением: где = ? ; (1.19) Значения , , каскада рассчитываются по формулам (1.17), (1.7), (1.8). Рассчитать , , , , каскада с ВЧ индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) и условий: =0,9; =10; , - из примера 3.Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 4.1. При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ, вносимых транзистором, увеличивая амплитуду напряжения эмиттер-база с ростом частоты. В соответствии с [1], модуль коэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции , соответствующими оптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью [1]. Рассчитать , , , , каскада с эмиттерной коррекцией схема которого приведена на рисунке 4.1, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий =0,9; =10; = 50 Ом.Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.10. В соответствии с [1] модуль коэффициента усиления каскада в области верхних частот, при выборе элементов коррекции соответствующими оптимальной по Брауде АЧХ, описывается выражением (1.23). В данном случае, при заданном значении , оптимальное значение определяется из соотношения: , (1.33) где . Значения , , каскада рассчитываются по формулам (1.30), (1.31), (1.32), при этом в (1.24), (1.28) и (1.31) величина заменяется на . Рассчитать , , , , каскада с эмиттерной коррекцией, схема каскада приведена на рисунке 4.2, при использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1) и условий: =0,9; =10; =71,5 ПФ; =300 Ом (предполагается, что нагрузкой данного каскада является входное сопротивление каскада рассчитанного в примере 5, а в коллекторе транзистора стоит резистор с номиналом 600 Ом.Схема входной цепи каскада по переменному току приведена на рисунке 5.1, где - внутреннее сопротивление источника сигнала. При условии аппроксимации входного сопротивления каскада параллельной RC-цепью, коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением [1]: , где = (1.34) Рассчитать и входной цепи приведенной на рисунке 5.1, при работе каскада на транзисторе КТ610А (данные транзистора приведены в примере 1.1) от генератора с =50 Ом и при =0,9.Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Работа схемы основана на увеличении сопротивления цепи с ростом частоты для компенсации шунтирующего действия входной емкости каскада. При заданном значении и выборе , соответствующей оптимальной по Брауде АЧХ, модуль коэффициента передачи входной цепи описывается выражением: , где ; (1.42) Рассчитать , , входной цепи приведенной на рисунке 5.2 при работе на каскад с параметрами, данными в примере 7, при уменьшении за счет введения в пять раз по сравнению с некорректированной входной цепью, и при =50 Ом, =0,9.Для исключения потерь в усилении, обусловленных использованием входной корректирующей цепи (см. раздел 5.2), в качестве входного каскада может быть использован каскад с параллельной ООС, схема которого приведена на рисун
Список литературы
РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Цель работы - получение законченных аналитических выражений для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих цепей наиболее известных и эффективных схемных решений построения усилительных каскадов на биполярных транзисторах (БТ). Основные результаты работы - вывод и представление в удобном для проектирования виде расчетных соотношений для усилительных каскадов с простой индуктивной и истоковой коррекциями, с четырехполюсными диссипативными межкаскадными корректирующими цепями четвертого порядков, для входной и выходной корректирующих цепей. Для всех схемных решений построения усилительных каскадов на БТ приведены примеры расчета.
ВВЕДЕНИЕ
В теории усилителей нет достаточно обоснованных доказательств преимущества использования того либо иного схемного решения при разработке конкретного усилительного устройства. В этой связи проектирование широкополосных усилителей во многом основано на интуиции и опыте разработчика. При этом, разные разработчики, чаще всего, по-разному решают поставленные перед ними задачи, достигая требуемых результатов. Данная работа предназначена для начинающих разработчиков широкополосных усилителей и содержит: наиболее известные и эффективные схемные решения построения широкополосных усилительных каскадов на БТ; соотношения для их расчета по заданным требованиям; примеры расчета. Поскольку, как правило, широкополосные усилители работают в стандартном 50 либо 75-омном тракте, соотношения для расчета даны исходя из условий, что оконечные каскады усилителей работают на чисто резистивную нагрузку, а входные каскады усилителей работают от чисто резистивного сопротивления генератора.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
В соответствии с [1, 2, 3], приведенные ниже соотношения для расчета усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 1.1, либо на использовании его однонаправленной модели [2, 3] приведенной на рисунке 1.2.
Рисунок 1.1 - Эквивалентная схема Джиаколетто
Рисунок 1.2 - Однонаправленная модель
Значения элементов схемы Джиаколетто могут быть рассчитаны по паспортным данным транзистора по следующим формулам [1]:
=3 - для планарных кремниевых транзисторов, =4 - для остальных транзисторов, ; ; ;
где - емкость коллекторного перехода; - постоянная времени цепи обратной связи; - статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером; - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером; - ток эмиттера в рабочей точке в миллиамперах.
В справочной литературе значения и часто приводятся измеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер . Поэтому при расчетах значение следует пересчитать по формуле [1]
, где - напряжение , при котором производилось измерение ; - напряжение , при котором производилось измерение .
Поскольку и оказываются много меньше проводимости нагрузки усилительных каскадов, в расчетах они обычно не учитываются.
Элементы схемы замещения приведенной на рисунке 1.2 могут быть рассчитаны по следующим эмпирическим формулам [4]: , , , , где - индуктивность вывода базы; - индуктивность вывода эмиттера; - предельное значение напряжения ; - предельное значение постоянного тока коллектора.
При расчетах по эквивалентной схеме, приведенной на рисунке 1.2, вместо используют параметр - коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [2], равный: = (1.1) где - частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен единице; - текущая частота.
РАСЧЕТ НЕКОРРЕКТИРОВАННОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОММамонкин И.Г. Усилительные устройства. Учебное пособие для вузов. - М.: Связь. 1977 г.
Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. - М.: Сов. радио. 1980 г.
Широкополосные радиопередающие устройства /Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А.; Под ред. О.В. Алексеева.- М.: Связь. 1978 г.
Ангелов И., Стоев И., Уршев А. Широкополосный малошумящий усилитель для диапазона 0,7-2 ГГЦ //ПТЭ. 1985. № 3.
Никифоров В.В., Терентьев С.Ю. Синтез цепей коррекции широкополосных усилителей мощности с применением методов нелинейного программирования. - Сб. статей. Полупроводниковая электроника в технике связи. Выпуск 26. /Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь. 1986 г.
Эгенштафер Ф. Электроника. 1971. т.44. № 16.
Мелихов С.В., Колесов И.А. Влияние нагружающих обратных связей на уровень выходного сигнала усилительных каскадов. - Сб. статей. Широкополосные усилители. Выпуск 4. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 1975 г.
Абрамов Ф.Г., Волков Ю.А., Вонсовский Н.Н. и др. Согласованный широкополосный усилитель. //ПТЭ. 1984. № 2.
Якушевич Г.Н., Мозгалев И.А. Широкополосный каскад со сложением выходных токов транзисторов. - Сб. статей. Радиоэлектронные устройства СВЧ./Под ред. А.А. Кузьмина. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 1992 г.
Бабак Л.И. Анализ широкополосного усилителя по схеме со сложением напряжений. - Сб. статей. Наносекундные и субнаносекундные усилители. /Под ред. И.А. Суслова. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 1976.
Дьячко А.Н., Бабак Л.И. Расчет сверхширокополосного усилительного каскада с заданными частотными и временными характеристиками. //Радиотехника. 1988. № 10.
Бабак Л.И., Дергунов С.А. Расчет цепей коррекции сверхширокополосных транзисторных усилителей мощности СВЧ.- Сб. статей. Радиотехнические методы и средства измерений. - Томск: Изд-во Том.ун-та. 1985 г.
Ильюшенко В.Н., Титов А.А. Многоканальные импульсные устройства с частотным разделением каналов. //Радиотехника, 1991. № 1.
Пикосекундная импульсная техника. /В.Н. Ильюшенко, Б.И. Авдоченко, В.Ю. Баранов и др. /Под ред. В.Н. Ильюшенко.- М.: Энергоатомиздат. 1993 г.
