Поиск по сайту:
Решение задач интеллектуального анализа данных (ИАД): классификация объектов средствами интегрированной системы Statistica - Лабораторная.
Лабораторные работы по физике - Лабораторная.
Расчет резонансного усилителя. - Лабораторная.
Лабораторная работа 2. Составление алгоритма управления роботизированным технологическим комплексом - Лабораторная.
Где сдавалась работа | БЭМТ |
---|
Расчет надежности усилителя мощности звуковой частоты
Проверка, ремонт и взаимозаменяемость резисторов
Расчет резонансного усилителя.
Рисунок 1 – схема резонансного усилителя.
Œ Расчет ВЧ параметров выбранного транзистора на рабочей частоте.
Расчет каскада по сигналу: определить Кус, емкость контура и Lk и Ck.
Ž Расчет каскада по постоянному току.
Расчет начинаем с выбора транзистора.
1. Определяем предельную частоту
где g=1, rЭ и rб справочные данные транзистора.
Необходимо чтобы выполнялось условие fs>(0,3÷0,6)fр.
2. Рассчитываем ВЧ параметры транзистора
Y-параметры |
Расчетные формулы |
g21 |
b0/(1+b0) h11б(1+g2s) |
b21 |
-b0gs/(1+b0) h11б(1+g2s) |
|Y21| |
|
g12 |
-wtk(b0gгр-gs)/ b0h11б(1+g2s) |
b12 |
-wCk+wtk(1+b0gгрgs)/b0h11б(1+g2s)=wC12 |
|Y12| |
~wСk |
g22 |
wtkgs/h11б(1+g2s) |
b22 |
wCk+wtk/h11б(1+g2s)= wC22 |
|Y22| |
~wCk(1+3/x) |
g11 |
(1+b0gгрgs)/ b0h11б(1+g2s) |
b11 |
(b0gгр-gs)/ b0h11б(1+g2s)= wC11 |
|Y11| |
|
Y-параметры транзисторов, включенных по схеме с ОЭ, на частотах ниже 500 МГц можно рассчитывать по формулам в таблице (см. выше), где
b0=h21Э
- статический коэффициент усиления тока базы в схеме с общим эмиттером;
gгр=f/fгр;
gs=f/fY 21,
где fгр - предельная частота усиления тока в схеме с ОЭ;
fY 21 – граничная частота крутизны характеристики в схеме с ОЭ.
Величина fгр может быть задана в паспортных данных транзистора или вычислена из соотношения
fгр=|h21Э|f,
где |h21Э| - модуль коэффициента усиления тока базы в схеме с ОЭ на частоте f.
Величина fY 21 рассчитывается по формуле
fY 21=fгрh11б/rб.
где h11б – входное сопротивление транзистора в схеме с ОБ на низкой частоте, равное
h11б»rЭ+rб/h21Э.
Активное сопротивление эмиттерного перехода и базы rЭ и rб определяются из выражений
rЭ=25,6/IЭ=25,6a0/Ik;
,
где rЭ и r’б измерены в омах; IЭ – ток эмиттера, в миллиамперах; a0=b0/(1+b0) – коэффициент передачи тока эмиттера; tk – постоянная времени цепи обратной связи; Сk – емкость коллектора. Коэффициентx=1 для сплавных транзисторов, x=2 – для сплавно-диффузных и x=3 – для мезатранзисторов.
3. Определяем усилительный потенциал каскада
,
где |Y21| - в мА/В; r11 – в кОм.
4. Определяем постоянную времени и устойчивый коэффициент усиления
tвх=r11C11 [10-8 ÷10-9]сек,
tвых=r22C22 [10-6 ÷10-7]сек,
Куст=(0,3÷0,4) (10÷20).
5. Эквивалентную добротность контура
(50÷100),
где fр и ПП – исходные данные; y(n) – зависит от числа контуров в системе.
6. Выбираем добротность контура на заданной частоте по таблице.
Диапазон частот, МГц |
d=1/Qк |
Lкон, мкГн |
До 0,1 |
0,1÷0,02 |
1000 |
0,1÷0,2 |
0,006÷0,01 |
1000 |
0,2÷0,4 |
0,004÷0,006 |
500÷400 |
0,4÷0,6 |
0,003÷0,004 |
400÷250 |
0,6÷1 |
0,003÷0,004 |
400÷250 |
1,0÷5,0 |
0,004÷0,005 |
250÷20 |
5÷30 |
0,005÷0,001 |
20÷5 |
30÷300 |
0,006÷0,01 |
2÷0,8 |
300÷1000 |
0,006÷0,01 |
1÷0,05 |
y(1)=1.
7. Определяем коэффициент усиления данного каскада с учетом потерь в контуре
.
8. Проверяем выполнение условия
Куст³Ккус.
Если это условие не выполняется, то m2 рассчитывают
,
.
Если условие выполняется, то
,
,
, m1=1.
9. Расчет резонансного каскада по постоянному току для расчета необходимо tк и Iк выбираем равным значению при котором снят параметр h21.
9.1 UК= 0,5×Еn – напряжение на коллекторе.
9.2 Rк=UК/IК – сопротивление в цепи коллектора.
9ю3 Кус=КЛ.КЭж КЭ=К
Методика расчета одноконтурного каскада
Рисунок 1 - Схема резонансного усилителя.
Задаемся числом избирательных систем (сначала полагают m=m0), определяют необходимое эквивалентное затухание контуров, обеспечивающее заданную полосу пропускания:
.
Значения функции y можно найти в таблице.
Вначале вычисляют критические значения эквивалентного затухания контура:
,
,
где d- собственное затухание катушки (обычно d»0,01).
Полученные значения d’ и d’’ сравнивают с эквивалентным затуханием контура dЭ. При этом могут быть три случая:
а) dЭ£ d’. В этом случае режим максимального усиления каскада при заданной полосе пропускания оказывается реализуемым без ограничений. Максимальное усиление достигается при следующем выборе параметров схемы:
|
- коэффициент включения контура в цепь базы транзистора следующего каскада
,
- эквивалентная емкость контура
.
б) d’<dЭ£ d’’. В этом случае от каскада не удается получить максимально возможное усиление, так как для этого требуется слишком малая эквивалентная емкость контура , не допустимая с точки зрения стабильности формы частотной характеристики. В подобной ситуации реализуют режим максимального усиления при ограничении минимального значения эквивалентной емкости контура. При этом коэффициент включения определяют по соотношению
,
а эквивалентная емкость контура принимается равной минимально допустимой
.
в) dЭ>d’’. Как и в предыдущем случае, реализуется режим максимального усиления при ограничении минимального значения эквивалентной емкости контура. Коэффициент включения m2 находят по формуле
.
Эквивалентную емкость контура принимают равной минимально допустимой и вычисляют по формуле (2). Чтобы обеспечить нужное эквивалентное затухание контура, его шунтируют резистором с проводимостью
.
Во всех приведенных случаях коэффициент усиления одноконтурного каскада на частоте настройки контура рассчитывают по формуле
Полученное значение коэффициента усиления каскада сравнивают с коэффициентом устойчивого усиления. Если Кок£ Кус, то каскада устойчив, значение Кок остается без изменения. Если Кок>Кус, каскад неустойчив. Необходимо применять меры для повышения устойчивости усилителя.
Если отношение Кок/Кус£ 2, целесообразно применять пассивный способ повышения устойчивости, заключающийся в уменьшении резонансного коэффициента усиления до устойчивого. В этом случае каскад рассчитывают применительно к режиму фиксированного усиления, задавшись величиной фиксированного коэффициента усиления Кф=Куст.
Коэффициент включения контура в цепь базы транзистора определяют при этом как
.
Значение m1, как и ранее, полагают равным единице. Для получения заданной полосы пропускания к контуру нужно подключить шунтирующий резистор с проводимостью
.
Эквивалентная емкость контура остается без изменений. Значение резонансного коэффициента усиления Кок оказывается равным Куст.
Если отношение Кок/Куст>2, то применяют каскодное включение транзисторов по схеме ОЭ-ОБ. При этом необходимо заново рассчитать каскад, подставляя в формулы соответствующие параметры составного транзистора.
Если усилитель, построенный по каскодной схеме, все же окажется неустойчивым, следует перейти к режиму фиксированного усиления, полагая Кф равным коэффициенту устойчивого усиления каскодной схемы.
Примечание. При расчете каскада по приведенной методике вычисленное значение коэффициента включения контура в базовую цепь транзистора может оказаться больше единицы. В этом случае полагаютm2=1 и повторяют расчет каскада, пользуясь трансформированными формулами. Трансформация состоит в замене индекса 2 индексом 1 и наоборот. Например, формула (1) после трансформации будет иметь вид: .