Реферат: Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах
Таблица
7.4 - Нормированные значения элементов КЦ для =0,5
дБ
Наклон
|
|
|
|
|
|
|
+6 дБ
5.4
2
2.725
5.941
3.731
4.3
|
0.012
0.0119
0.0115
0.011
0.0095
0.0077
0.005
0.0
|
0.42
0.436
0.461
0.48
0.516
0.546
0.581
0.632
|
0.839
0.871
0.923
0.959
1.031
1.092
1.163
1.265
|
6.449
6.278
6.033
5.879
5.618
5.432
5.249
5.033
|
12.509
11.607
10.365
9.624
8.422
7.602
6.814
5.911
|
0.09
0.097
0.109
0.117
0.134
0.147
0.164
0.187
|
+3 дБ
4.9
2
3.404
7.013
4.805
5.077
|
0.0192
0.019
0.0185
0.017
0.015
0.012
0.007
0.0
|
0.701
0.729
0.759
0.807
0.849
0.896
0.959
1.029
|
1.403
1.458
1.518
1.613
1.697
1.793
1.917
2.058
|
5.576
5.455
5.336
5.173
5.052
4.937
4.816
4.711
|
8.98
8.25
7.551
6.652
6.021
5.433
4.817
4.268
|
0.123
0.134
0.146
0.165
0.182
0.2
0.224
0.249
|
0 дБ
4.9
2
4.082
8.311
6.071
6.0
|
0.0291
0.0288
0.028
0.0265
0.024
0.019
0.01
0.0
|
1.012
1.053
1.096
1.145
1.203
1.288
1.404
1.509
|
2.024
2.106
2.192
2.29
2.406
2.576
2.808
3.018
|
5.405
5.306
5.217
5.129
5.042
4.94
4.843
4.787
|
6.881
6.296
5.79
5.303
4.828
4.271
3.697
3.301
|
0.16
0.175
0.19
0.207
0.226
0.253
0.287
0.316
|
-3 дБ
5.2
2
4.745
9.856
7.632
7.13
|
0.0433
0.043
0.0415
0.039
0.035
0.027
0.015
0.0
|
1.266
1.318
1.4
1.477
1.565
1.698
1.854
2.019
|
2.532
2.636
2.799
2.953
3.13
3.395
3.708
4.038
|
5.618
5.531
5.417
5.331
5.253
5.172
5.117
5.095
|
5.662
5.234
4.681
4.263
3.874
3.414
3.003
2.673
|
0.201
0.217
0.241
0.263
0.287
0.321
0.357
0.391
|
-6 дБ
5.7
2
5.345
11.71
9.702
8.809
|
0.0603
0.06
0.058
0.054
0.048
0.04
0.02
0.0
|
1.285
1.342
1.449
1.564
1.686
1.814
2.068
2.283
|
2.569
2.684
2.899
3.129
3.371
3.627
4.136
4.567
|
6.291
6.188
6.031
5.906
5.812
5.744
5.683
5.686
|
5.036
4.701
4.188
3.759
3.399
3.093
2.634
2.35
|
0.247
0.264
0.295
0.325
0.355
0.385
0.436
0.474
|
В таблицах 7.3 и 7.4
приведены значения элементов , вычисленные
для случая реализации усилительного каскада с различным наклоном АЧХ, лежащим в
пределах + 6 дБ, при допустимом уклонении АЧХ от требуемой формы равном 0,25 дБ и 0,5 дБ, и
для различных значений .
Таблицы получены с
помощью методики проектирования согласующе-выравнивающих цепей транзисторных
усилителей, предполагающей составление и решение систем компонентных уравнений
[5], и методики синтеза прототипа передаточной характеристики, обеспечивающего
максимальный коэффициент усиления каскада при заданной допустимой
неравномерности АЧХ в заданной полосе частот [13].
Для перехода от схемы на
рис. 7.7 к схеме на рис. 7.6 следует воспользоваться формулами пересчета:
(7.11)
где ;
, - нормированные
относительно и значения элементов и .
Табличные значения
элементов , в этом случае, выбираются
для значения равного:
(7.12)
где -
коэффициент, значение которого приведено в таблицах.
Пример 7.3. Рассчитать каскада и значения
элементов , , , , межкаскадной КЦ (рис. 7.5),
если в качестве и используются транзисторы
КТ610А (= 3 нГн, = 5 Ом, = 4 пФ, = 86 Ом, = 1 ГГц), требуемый подъем
АЧХ каскада на транзисторе равен 3
дБ, = 50 Ом, = 0,9, = 260 МГц.
Решение. Нормированные значения элементов , и равны: = = 0,56; = / =
0,058; = / =
0,057. Значение = 0,9
соответствует неравномерности АЧХ 1 дБ. По таблице 7.4 найдем, что для подъема
АЧХ равного 3 дБ коэффициент = 4,9.
По (7.12) определим: = 0,05. Ближайшее
табличное значение равно 0,07. Для
этого значения из таблицы имеем:
= 0,959; = 1,917; = 4,816; = 4,817; = 0,224. Теперь по (7.11) и
(7.10) получим: = 1,13; = 0,959; = 1,917; = 4,256; = 3,282; = 0,229; = 4,05. После
денормирования элементов найдем: = =
82,5 Ом; = / = 100 нГн; = / = 30,3
пФ; = 23,4 пФ; = 12 нГн.
8. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛей С ЧАСТОТНЫМ
РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
При
разработке усилителей с рабочими частотами от нуля либо единиц герц до единиц
гигагерц возникает проблема совмещения схемных решений построения низкочастотных
и сверхвысокочастотных усилителей. Например, использование больших значений
разделительных конденсаторов и дросселей питания для уменьшения нижней граничной
частоты, связано с появлением некорректируемых паразитных резонансов в области
сверхвысоких частот. Этого недостатка можно избежать, используя частотно-разделительные
цепи (ЧРЦ). Наибольший интерес представляет схема усилителя с ЧРЦ,
предназначенного для усиления как периодических, так и импульсных сигналов
[15,16,17]. Схема усилителя с ЧРЦ приведена на рис. 8.1, где УВЧ – усилитель
верхних частот, УНЧ – усилитель нижних частот.
Рис. 8.1
Принцип работы схемы
заключается в следующем. Усилитель с ЧРЦ состоит из двух канальных усилителей.
Первый канальный усилитель УВЧ является высокочастотным и строится с
использованием схемных решений построения усилителей сверхвысоких частот.
Второй канальный усилитель УНЧ является низкочастотным и строится с использованием
достоинств схемных решений построения усилителей постоянного тока либо усилителей
низкой частоты. При условии согласованных входов и выходов канальных
усилителей, выборе значения резистора равным
, а много больше значения , усилитель с ЧРЦ
оказывается согласованным по входу и выходу. Каждый из канальных усилителей
усиливает соответствующую часть спектра входного сигнала. Выходная ЧРЦ
осуществляет суммирование усиленных спектров в нагрузке.
Если обозначить нижнюю и
верхнюю граничные частоты УВЧ как и , а нижнюю и верхнюю
граничные частоты УНЧ как и , то дополнительным необходимым
условием построения усилителя с ЧРЦ является требование:
³10. (8.1)
В этом случае полоса пропускания разрабатываемого
усилителя с ЧРЦ будет охватывать область частот от до
.
С учетом
вышесказанного расчет значений элементов ЧРЦ усилителя сводится к следующему.
Значения резисторов и выбираются из условий:
(8.2)
По заданному коэффициенту
усиления УВЧ определяется необходимый коэффициент
усиления УНЧ из соотношения:
, (8.3)
где - входное
сопротивление УНЧ.
Значения элементов ЧРЦ рассчитываются
по формулам [15]:
(8.4)
Пример 8.1. Рассчитать значения элементов , , , , , , коэффициент усиления УНЧ и
его для усилителя с ЧРЦ, схема
которого приведена на рис. 8.1, при условиях: =
10; = 1 МГц; = ; = = 50 Ом.
Решение. В соответствии с формулами (8.1) и
(8.2) выбираем: = 10 МГц, =50 Ом, =500 Ом. Теперь по (8.3)
найдем: =110, а по (8.4) определим: = 3,2 нФ; = 8 мкГн; = 320 пФ; =800 нГн.
Список
использованных источников
1. Мамонкин И.Г. Усилительные
устройства. Учебное пособие для вузов. - М.: Связь. 1977.
2. Шварц Н.З. Линейные транзисторные
усилители СВЧ. - М.: Сов. радио, 1980.
3. Широкополосные радиопередающие
устройства / Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А.; Под
ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь, 1978.
4. Титов А.А., Бабак Л.И., Черкашин М.В.
Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя
мощности // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. – 2000. - Вып. 1.
5. 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. – Вып. 3.
6. Петухов В.М. Полевые и
высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их
зарубежные аналоги: Справочник. В 4 томах. – М.: КУбК-а, 1997.
7. Никифоров В.В., Терентьев С.Ю. Синтез
цепей коррекции широкополосных усилителей мощности с применением методов нелинейного
программирования // Сб. «Полупроводниковая электроника в технике связи». /Под
ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь, 1986. – Вып. 26.
8. Титов А.А. Упрощенный расчет
широкополосного усилителя. // Радиотехника. - 1979. - № 6.
9. Мелихов С.В., Колесов И.А. Влияние
нагружающих обратных связей на уровень выходного сигнала усилительных каскадов
// Сб. «Широкополосные усилители». - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1975. – Вып. 4.
10. Бабак Л.И. Анализ широкополосного
усилителя по схеме со сложением напряжений // Сб. «Наносекундные и субнаносекундные
усилители» / Под ред. И.А. Суслова. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1976.
11. Бабак Л.И., Дергунов С.А. Расчет
цепей коррекции сверхширокополосных транзисторных усилителей мощности СВЧ //
Сб. «Радиотехнические методы и средства измерений» - Томск: Изд-во Том. ун-та,
1985.
12. Титов А.А. Расчет межкаскадной
корректирующей цепи многооктавного транзисторного усилителя мощности. //
Радиотехника. – 1987. - №1.
13. Титов А.А. Расчет диссипативной
межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности //
Радиотехника. - 1989. - №2.
14. Альбац М.Е. Справочник по расчету
фильтров и линий задержки. – М.: Госэнергоиздат, 1963.
15. Ильюшенко В.Н., Титов А.А.
Многоканальные импульсные устройства с частотным разделением каналов. //
Радиотехника. - 1991. - № 1.
16. Пикосекундная импульсная техника.
/В.Н. Ильюшенко, Б.И. Авдоченко, В.Ю. Баранов и др. / Под ред. В.Н. Ильюшенко.-
М.: Энергоатомиздат, 1993.
17. Авторское свидетельство № 1653128
СССР, МКИ НОЗF 1/42. Широкополосный усилитель /
В.Н. Ильюшенко, А.А. Титов // Открытия, Изобретения. – 1991 - №20.
|