Поиск по сайту:



Проверить аттестат

Мы принимаем Яндекс.Деньги

Смотри также:

Генератор прямоугольных импульсов напряжения с постоянной составляющей - Лабораторная.

Расчет резонансного усилителя. - Лабораторная.

Решение задач интеллектуального анализа данных (ИАД): прогнозирование временных рядов средствами интегрированной системы Statistica - Лабораторная.

Лабораторная работа №1 по дисциплине Организация ЭВМ тема: "Регистры" - Лабораторная.

Все новинки...

Лабораторная «Расчет резонансного усилителя.»

Где сдавалась работаБЭМТ
Файл: 4 КБ
Поделиться:

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+b0h11б(1+g2s)

b21

-b0gs/(1+b0h11б(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 f21 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 rб 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 КусЛЭж КЭ

 

 

 

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:

 

(1)

- 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

Подпись: (2).

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 Кокус, каскад неустойчив. Необходимо применять меры для повышения устойчивости усилителя.

Если отношение Кокус£ 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 Кфуст.

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 Кокуст>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: .