Исходные данные для расчетов. Расчет некорректированного каскада с общим истоком. Расчет каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией. Расчет каскада с истоковой коррекцией. Расчет входной корректирующей цепи. Расчет выходной корректирующей цепи.
При низкой оригинальности работы "Рассчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В соответствии с [4, 5, 6], предлагаемые ниже соотношения для расчета усилительных каскадов на ПТ основаны на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора, приведенной на рисунке 2.1,а, и полученной на ее основе однонаправленной модели, приведенной на рисунке 2.1,б. а) б)Принципиальная схема некорректированного усилительного каскада приведена на рисунке 3.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.1,б. а) б) В соответствии с [6], коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением: , (3.1) где ; (3.2) (3.6) верхняя частота FB полосы пропускания каскада равна: , (3.7) где . Входное сопротивление каскада на ПТ, без учета цепей смещения, определяется входной емкостью: . Рассчитать FB, RC, CBX каскада, приведенного на рисунке 3.1, при использовании транзистора КП907Б (СЗИ=20 ПФ; СЗС=5 ПФ; ССИ=12 ПФ; RВЫХ=150 Ом; S=200 МА/В [7]) и условий: RH=50 Ом; YB=0,9; K0=4.Принципиальная схема каскада приведена на рисунке 3.2,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.2,б. а) б) Коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением (3.1), в котором значения RЭ и С0 рассчитываются по формулам: ; (3.9) Значения FB и СВХ каскада рассчитываются по соотношениям (3.7) и (3.8). Рассчитать FB, RC, CBX каскада, приведенного на рисунке 3.2, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора в примере 3.1) и условий: YB=0.9; K0=4; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1.Принципиальная схема входной цепи каскада приведена на рисунке 3.3,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.3,б. а) б) Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением [6]: , где ; (3.11) Рассчитать K0 и FB входной цепи, приведенной на рисунке 3.3, при условиях : RГ=50 Ом; RЗ=1 МОМ; YB=0,9; CBX - из примера 3.1.Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 4.1,б. а) б) Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]: , где K0=SRЭ; (4.1) Значение , соответствующее оптимальной по Брауде амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) [6], рассчитывается по формуле: . Входная емкость каскада определяется соотношением (3.8). Рассчитать FB, LC, RC, CBX каскада, приведенного на рисунке 4.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: YB=0,9; K0=4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагружающего каскада - из примера 3.1.Принципиальная схема каскада с истоковой коррекцией приведена на рисунке 5.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 5.1,б. а) б) Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением [6]: , где K0=SRЭ/F; (5.1) Значение С1опт, соответствующее оптимальной по Брауде АЧХ, рассчитывается по формуле: . Входная емкость каскада определяется соотношением: . Рассчитать FB, R1, С1, СВХ каскада, приведенного на рисунке 5.1, при использовании транзистора КП907Б (данные транзистора - в примере 3.1) и условий: YB=0,9; K0=4; каскад работает в качестве предоконечного; входная емкость нагрузочного каскада - из примера 3.1.Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей усилителей на ПТ в [8] предложено использовать схему, приведенную на рисунке 6.1. а) б) Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением: , где ; (6.1) Рассчитать FB, RЗ, LЗ входной цепи, приведенной на рисунке 6.1, при условиях: YB=0,9; RГ=50 Ом; СВХ - из примера 3.1; допустимое уменьшение К0 за счет введения корректирующей цепи - 2 раза.В рассматриваемых выше усилительных каскадах расширение полосы пропускания связано с потерей части выходной мощности в резисторах корректирующих цепей (КЦ) либо цепей обратной связи. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 7.1. а) б) Уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием СВЫХ, составляет величину: , (7.2) где - максимальное значение выходной мощности на частоте при условии равенства нулю СВЫХ; - максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии СВЫХ. Использование фильтра нижних частот в качестве выходной КЦ при одновременном расчете элементов L1, C1 по методике Фано [9] позволяет обеспечить минимально возможное, соответствующее заданным СВЫХ и FB, значение максимальной величины модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до FB. В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов L1, C1, СВЫХ, рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент , определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки RОЩ, относительно которого вычисляется [9].Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б. Коэффициент усиления каскада на транзисторе T1 в области верхних частот
Список литературы
РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ПОЛЕВЫХ 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 полевых транзисторах (ПТ). 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 второго и четвертого порядков, для входной и выходной корректирующих цепей. Для усилительного каскада с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка приведена методика расчета, позволяющая реализовать заданный наклон его амплитудно-частотной характеристики с заданной точностью. Для всех схемных решений построения усилительных каскадов на ПТ приведены примеры расчета.
1 ВВЕДЕНИЕ
Расчет элементов высокочастотной коррекции является неотъемлемой частью процесса проектирования усилительных устройств. В известной литературе материал, посвященный этой проблеме, не всегда представлен в удобном для проектирования виде. В этой связи в статье собраны наиболее известные и эффективные схемные решения построения широкополосных усилительных устройств на ПТ, а соотношения для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих цепей даны без выводов. Ссылки на литературу позволяют найти, при необходимости, доказательства справедливости приведенных соотношений.
Особо следует отметить, что в справочной литературе по отечественным ПТ [1, 2] не приводятся значения элементов эквивалентной схемы замещения ПТ. Поэтому при расчетах следует пользоваться параметрами зарубежных аналогов [2, 3] либо осуществлять проектирование на зарубежной элементной базе [3].Перельман Б.Л. Новые транзисторы: Справочник. - М.: Солон, 1996.
Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. - М.: КУБК-а, 1997.
Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. - М.: Радио и связь, 1987.
Никифоров В.В., Кулиш Т.Т., Шевнин И.В. К проектированию широкополосных усилителей мощности КВ- УКВ- диапазона на мощных МДП-транзисторах // В сб.: Полупроводниковые приборы в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь. -1993.- Вып. 23.
Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. - М.: Связь, 1977.
Никифоров В.В., Максимчук А.А. Определение элементов эквивалентной схемы мощных МДП-транзисторов // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь.- 1985.- Вып. 25.
Никифоров В.В., Терентьев С.Ю. Синтез цепей коррекции широкополосных усилителей мощности с применением методов нелинейного программирования // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь. - 1986. - Вып. 26.
Широкополосные радиопередающие устройства / Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. / Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь, 1978.
Титов А.А., Ильюшенко В.Н., Авдоченко Б.И., Обихвостов В.Д. Широкополосный усилитель мощности для работы на несогласованную нагрузку // ПТЭ. - 1996. - №2. - С.68-69.
Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. - М.: Сов. радио, 1980.
Бабак Л.И., Дьячко А.Н., Дергунов С.А. Расчет цепей коррекции мощных сверхширокополосных транзисторных СВЧ-усилителей // Полупроводниковая электроника в технике связи /Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь. - 1988. - Вып. 27.
Бабак Л.И., Шевцов А.Н., Юсупов Р.Р. Пакет программ автоматизированного расчета транзисторных широкополосных и импульсных УВЧ- и СВЧ-усилителей // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. - 1993. - №3. - С.60-63.
