Расчет селективного усилителя

При расчете УПЧ следует сначала выбрать усилительный элемент (полевой или биполярный транзистор, И МС), выбрать схему его включения, тип колебательной системы. При выборе следует руководствоваться справочными материалами. Затем необходимо определить ря параметров усилительного элемента на промежуточной или радиочастоте. Основными параметрами являются: входное и выходное сопротивления и емкости, крутизна усилительного элемента, емкость обратной связи.

При выборе типа усилительного элемента следует особое внимание уделить частотным свойствам этого элемента. Граничная частота передачи тока транзистора должна быть как минимум в десять раз выше той частоты, на которой предполагается работа усилителя Так же следует выбирать транзисторы с как можно меньшими емкостями переходов: база-коллектор и база-эмиттер.

Расчет усилительного каскада на БТ

При расчете одноконтурного транзисторного усилителя, построенного, например, в соответствии с рис. 4.6, следует сначала выбрать напряжение питания Е_пт и задаться средним током коллектора /_к0 Средний ток коллектора и мощность, рассеиваемая транзистором, /^>_ТР= ?_Пит^х/ко, ^не должны превышать максимально допустимые (см. справочные данные). Желательно выбирать токи коллектора и мощность на 10—30% ниже максимально допустимых. Исход из среднего тока коллектора и коэффициента передачи по току транзистора (3, рассчитывается ток базы покоя /_Б0 и соответственно величин элементов, обеспечивающих положение рабочей точки транзистора.

Далее можно использовать следующую последовательность расчетов:

0,026.

г_э = ——динамическое сопротивление эмиттера транзистора;

'ко

г_ъ =80… 150 Ом — типовое сопротивление базы маломощных БТ;

Л_вх ⁼ 'б ^{+ г}э0 + Р) — входное сопротивление транзистора.

При использовании схемы включения транзистора с общей базой входное сопротивление следует вычислять как.

все остальные параметры рассчитываются также, как и для схемы с ОЭ.

Л_ВЫх =200… 1000 кОм — типовое выходное сопротивление современных ВЧ биполярных транзисторов;

Определим параметры колебательной системы. Для начала зададимся контурной емкостью. Для диапазона частот 30^-300 кГц эта емкость обычно принимается 400 пФ, 0,3-г3 МГц — 200 пФ, 3^-30 МГц от 50 до 200 пФ, 30^-300 МГц от 10 до 50 пФ.

Так же следует задаться добротностью ненагруженного контура (?_к. Для диапазона 100-^3000 кГц она может лежать в диапазоне 80— 100 единиц. Для частот выше 3 МГц — 100—120 единиц.

Отсюда вычислим контурную индуктивность.

где^ — резонансная частота усилителя.

Рассчитаем резонансную проводимость контура.

Далее рассчитаем оптимальные коэффициенты включения в контур транзистора и нагрузки. Для этого определим параметр Д [2,17]:

где Д/— требуемая полоса пропускания усилителя.

Отсюда рассчитаем оптимальные коэффициенты включения:

В случае, если нагрузкой каскада является следующий, такой же каскад, то сопротивление нагрузки /?_н = Л_вх. А если коэффициент включения оказываются выше единицы, то следует считать, что частичное включение не требуется, и приравнять эти коэффициент к 1. В случае, когда отвод от середины катушки сделать затруднительно, возможно частичное включение нагрузки в контур с помощью емкостного делителя, как это показано на рис. 4.13. В этом случае коэффициентом включения будет являться отношение емкости, с которо снимается напряжение, к сумме емкостей контура.

Эквивалентное сопротивление контура на резонансной частоте.

Резонансный коэффициент усиления транзисторного каскада на БТ в схеме с ОЭ:

Далее следует убедиться в том, что при полученном коэффициенте усиления разработанный каскад будет устойчив. Для этого рассчитаем эквивалентную проводимость цепи обратной связи усилительного элемента

Устойчивый коэффициент усиления.

Условие устойчивости усилителя.

При использовании современных транзисторов с достаточно высокими частотными свойствами это условие довольно легко выполня ется. В случае, если резонансный коэффициент усиления оказывается выше устойчивого, следует уменьшать резонансный коэффициент усиления. Этого можно достичь либо уменьшением крутизны усилительного элемента путем уменьшения тока коллектора, либо уменьшением эквивалентного сопротивления контура путем шунтировани (параллельного включения) его омическим сопротивлением /?_ш. Пр этом резонансная проводимость контура увеличится, ее следует рассчитывать как.

Так же возможно шунтирование не всего контура, а только той его части, которая включена со стороны транзистора, тогда выходное сопротивление транзистора следует считать /?_вых + Я_ш.

Расчет усилительного каскада на ПТ

Порядок расчета каскада на ПТ такой же, как и на БТ. Отличие будет заключаться в расчете параметров усилительного элемента. На основе справочных (паспортных) данных можно вычислить такие параметры, как:

 — входное сопротивление транзистора, где и_т — напряжение затвоо-исток, /_уз — ток утечки затвора;

 — крутизна транзистора, где /_с — ток стока;

 — выходное сопротивление, где ^_отс — напряжение отсечки;

При проектировании и расчете селективных усилителей на ИМС следует руководствоваться справочными материалами, принципиальными схемами ИМС, примерами включения ИМС и расчетными формулами, публикуемыми производителями элементной базы.