Импульсные усилители сигналов

Рекомендуется принять Uэб = 0,7 В, UR3 = 3* 0,7 = 2,1В

3) Рассчитаем сопротивление резистора:

R∑ = R1 + R2 = En / Iд = 15/1*10−3 = 15 кОм

4) Рассчитаем номинальные сопротивления резисторов:

R3 = ;

R2 = = ;

R1= R∑ - R2 = 15 кОм — 2,8 кОм = 12,2 кОм.

Как показано в п. 3.

1.2 использованная методика расчёта резисторов R1, R2,R3 обеспечивает удовлетворительную стабильность режима каскада по постоянному току в заданном диапазоне температур и при наличии допусков на параметры транзисторов.

3.

3.3 Расчёт параметров эквивалентной П-образной схемы замещения транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером

Для расчёта параметров оконечного каскада по переменному току необходимо рассчитать параметры эквивалентной схемы транзистора.

Ёмкость коллектора Ск (треб) при заданном напряжении Uкэср = 10 В находится по формуле:

Ск (треб)=Ск (пасп)*= 4*, где Ск (пасп)-справочное значение ёмкости коллектора при Uкэ (пасп) = 10 В.

Сопротивление базы rб находится по формуле:

rб= =5 (Ом); gб ==0,2 Cим.

Сопротивление эмиттера rэ находится по формуле:

rэ= == 3,55 Ом, где в мА,

gэ = 1/ rэ = 1/3,55 = 0,28 Сим Проводимость gбэ находится по формуле:

gбэ===0,0016

Сим.

Ёмкость эмиттера Сэ находится по формуле:

выходное сопротивление транзистора Ri находится по формуле:

где

Uкэ (доп), Iкэ (доп)-соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.

Выходная проводимость gi = 1/Ri = 1/87 = 11,5 мСим.

Все элементы эквивалентной схемы рассчитаны. Перейдём к расчёту параметров резистивного второго предоконечного каскада по переменному току.

3.

3.4 Расчёт параметров второго предоконечного каскада по переменному току Рассчитаем коэффициент усиления каскада на средней частоте по формуле:

K0 = S0*Rэкв, где Rэкв =- эквивалентное сопротивление нагрузки, S0 — крутизна переходной характеристики транзистора, Находим коэффициент усиления каскада K0 = S0*Rэкв = 0,28*57,8 = 16,2

Рассчитаем реальную часть входной проводимости каскада gвх :

Rвх = 1/gвх = 1/0,0016 = 625 Ом Найдём постоянную времени транзистора

Рассчитаем входную динамическую ёмкость каскада Свх:

Найдём постоянную времени верхних частот каскада τВ:

Считается допустимым для каждого каскада спад АЧХ на высоких частотах 0,75 дБ, что соответствует коэффициенту частотных искажений, вносимым каскадом на верхней частоте Yв = 1/100,75/20 = 0,9.

Верхняя граничная частота каскада fв находится по формуле:

Рассчитанное значение fв = 55 МГц значительно превышает требуемое значение 3,5 МГц. Поэтому частотная коррекция не нужна.. Рассчитаем входное напряжение Uвх = Uвых/К0 = 0,072 /16,2 = 4,4 мВ

3.

3.4 Расчёт первого предоконечного каскада В качестве схемы этого каскада возьмём схему второго предоконечного каскада. В этом случае выходным сигналом первого предоконечного каскада является входной сигнал предыдущего каскада, т. е Uвых = 8,4 мВ. Рассчитаем напряжение сигнала на его входе: Uвх = Uвых/K0 = 4,4 мВ/16,2 = 0,28 мВ.

Общий коэффициент усиления рассчитанного четырёхкаскадного усилителя равен произведению четырёх коэффициентов усилений:

Kобщ = K04* K03* K02* K01 = 3,2*43,3*16,2*16,2 = 36 363,7 (91,2 дБ).

3.4 Расчёт АЧХ входной цепи В соответствии со схемой, представленной на рис. 1.1, источник сигнала взаимодействует с входной цепью первого каскада, которая имитируется параллельным соединением резистора и конденсатора, значения параметров которых были рассчитаны в разделе 4.

4. Входная цепь вносит затухание в сигнал и искажает АЧХ на высоких частотах. Рассчитаем коэффициент передачи и значение верхней частоты входной цепи.

Значение коэффициента передачи на средних частотах K0 находится по формуле: K0 = Rвх/(Rг+ Rвх) = 625/(2600+625) = 0,19. Здесь Rвх = 625 Ом — входное сопротивление первого каскада.

Сопротивление эквивалентного генератора Rэкв находится по формуле:

Rэкв = Rвх* Rг /(Rг+ Rвх) = 2600*625/(2600+625) = 500 Ом.

Постоянная τвх = Свх* Rэкв = 38,4*10−12*500 = 32,6 нс, где Свх = 38,4 пФ — ёмкость входной цепи первого каскада.

При расчете значения верхней частоты следует учесть, что первый и второй каскады практически не вносят искажения в АЧХ, т.к. рассчитанные значения частоты fв значительно превышают требуемые. Поэтому их доля искажений может быть передана входной цепи, т. е. установить значение коэффициента частотных искажений Y = 0,8.

Рассчитаем значение частоты fв по формуле:

Рассчитанное значение превышает требуемое значение 3,5 МГц.

Найдём суммарный коэффициент усиления усилителя импульсов с учетом коэффициента передачи входной цепи:

KΣ = Kобщ*K0 = 36 363,7*0,19 = 6909.

1 (77дБ). Недостающие 2,3 дБ могут быть реализованы изменением режима по постоянному току одного из каскадов.

Рис. 3.5 Схема электрическая принципиальная

3. 5 Расчет разделительных конденсаторов

В принципиальной схеме усилителя предусмотрено четыре разделительных конденсатора и три конденсатора развязки. В техническом задании сказано, что искажения плоской вершины импульса должны составлять не более 3%. Следовательно, каждый разделительный конденсатор должен искажать плоскую вершину импульса не более чем на 0.

4%.

Искажения плоской вершины вычисляются по формуле:

где τ и — длительность импульса.

Вычислим τн:

Тогда:

постоянная времени τн и значение разделительной ёмкости Ср связаны соотношением:

где Rл, Rп — сопротивление слева и справа от конденсатора.

Рассчитаем значения емкостей разделительных конденсаторов.

Конденсатор С1

Конденсатор С4

Конденсатор С7

Конденсатор С9

3. 5 Расчет резисторов R2, R8 и конденсаторов C2, C5 развязки Напряжение питания усилителя, необходимое для питания принято при расчётах равным ЕпитΣ = 24 В. Для работы первых двух каскадов, в соответствие с расчётами достаточно Епит = 18 В. Поэтому в схему включены сопротивления развязки R3, R8 и конденсаторы развязки С2, С5. Ток коллектора в этих каскадах равен Iк = 10 мА. Рассчитаем сопротивления резисторов: R3 = R8 = (ЕпитΣ - Епит)/Iк = (24 — 18)/10−2 = 600 Ом.

Рассчитаем ёмкости С2, С5 развязки:

С2 = С5 =

Заключение

В курсовом проекте разработан импульсный усилитель на основе транзисторов КТ 606А, КТ 610А имеет следующие параметры:

— число каскадов 4;

— верхняя граничная частота 3,5 МГц;

— коэффициент усиления 77 дБ;

— сопротивление генератора и нагрузки 75 Ом;

— напряжение питания 24 В.

1. Высокочастотные полупроводниковые усилители с обратной связью. Коллектив авторов под ред. А. И. Борисова, А. В. Кривошейкина. М., Сов Радио, 1982

2. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник/ А. А. Зайцев, А. И. Миркин, В. В. Мокряков и др. Под редакцией А. В. Голомедова.

М.: Радио и Связь, 1989.-640с.