Порядок расчета УРЧ с трансформаторной связью с нагрузкой

Определяем собственную частоту коллекторной цепи:

В режиме удлинения

; (2.12)

В режиме укорочения

; (2.13)

Где ν – коэффициент удлинения (укорочения): обычно ν выбирают:

ν = 1,5 – 4,0 – для режима укорочения;

ν = 1,2 – 2,0 – для режима удлинения.

Следует учитывать, что чем больше значение ν, тем меньше изменится коэффициент усиления в пределах поддиапазона, но при этом уменьшается усиление каскада.

При выборе транзисторов каскадной схемы в качестве исходного требования является: диапазона.

Исходя из этого требования, граничные частоты обоих транзисторов должны превышать рабочую частоту диапазона как минимум в два раза. Для выравнивания в пределах поддиапазона коэффициента усиления всего каскада преселектора РПУ целесообразно выбирать режим в УРЧ обратный режим удлинения (или укорочения), который применен во входном устройстве.

Определяем индуктивность катушки связи:

. (2.14)

Исходные значения для расчета:

f_СК – в килогерцах; С_С – в пикофарадах; L_СВ – в микрогенри;

С_С – суммарная емкость, подключенная к катушке связи.

В режиме укорочения С_С = C_22VT2 + C_L + C_M; (2.15)

в режиме удлинения С_С = C_22VT2 + C_L + C_M + C_ДОП, (2.16)

где C_22VT2 – выходная емкость биполярного транзистора;

C_L – паразитная емкость витков катушки связи (табл. 2.1);

C_M – емкость монтажа. Ее ориентировочное значение (10 – 20 пФ);

C_ДОП – дополнительная емкость, специально включаемая для выбора требуемой величины f_0К в режиме удлинения.

Значение C_ДОП выбирают (подгоняют) так, чтобы L_СВ была одного порядка с индуктивностью контура L_К.

Определяем параметры резонансного контура.

Применим в преселекторе РПУ идентичные контуры. Тогда параметры контура УРЧ можно рассчитывать, воспользовавшись формулами расчета входного устройства.

Определяем параметр связи P₀.

Параметр связи P₀ характеризует связь между катушками L_СВ и L_К. Он выбирается из многих условий. Остановимся на двух:

Обеспечение устойчивости работы каскада;

Увеличение затухания контура не более чем на 25%, т.е. допустимо ухудшение избирательности и уменьшение усиления.

Согласно первому условию:

, (2.17)

где G₀ – собственная резонансная проводимость контура;

ω_{0 max} – максимальная частота поддиапазона;

С_ПР – проходная емкость составного транзистора;

S' – общая крутизна составного транзистора;

f_0К – собственная частота коллекторной цепи;

f_0ПД – максимальная частота поддиапазона.

В формуле (2.17) величины G₀, С_ПР, S' имеют следующие значения:

; (2.18)

, (2.19)

где С_12И – проходная емкость полевого транзистора;

0,01С_К – проходная емкость транзистора по схеме ОБ;

С_К – выходная емкость VT2 по схеме с ОЭ;

S' = S_VT1 · Y_21БVT2 ≈ Y_21БVT2, (2.20)

где S_VT1 – крутизна характеристики полевого транзистора;

Y_21БVT2 – крутизна биполярного транзистора по схеме с ОБ.

параметры h_21Э и h_11Э (выбираются по справочнику).

В случае, если параметр h_11Э не дан в справочной литературе, он рассчитывается по входным характеристикам транзистора:

. (2.21)

Согласно второму условию:

, (2.22)

где , R_i – внутреннее сопротивление усилительного прибора (для современных полевых транзисторов R_i = 10⁴ – 10⁶ Ом).

Из двух полученных значений P₀ для расчета выбирается наименьшее.

Определяем коэффициент взаимоиндукции:

. (2.23)

Определяем коэффициент связи:

. (2.24)

Коэффициент связи не должен превышать величину 0,7 ввиду трудности практической реализации.

Определяем резонансный коэффициент усиления каскодной схемы для трех частот поддиапазона │f_0minПД, f_{0СР ПД}, f_0maxПД│:

для режима укорочения

; (2.25)

для режима удлинения

, (2.26)

где G_Э – результирующая проводимость контура; определяем по формуле:

. (2.27)

В формуле (2.26) Q_Э имеет следующее значение:

.

В свою очередь:

;

;

;

;

Ом.

По полученным значениям К₀ строится график зависимости К₀ = φ(f).

Определяем полосу пропускания контура:

. (2.28)

Расчет полосы пропускания контура ведется для трех частот поддиапазона.

Рассичитываем ослабление побочных каналов приема:

ослабление по зеркальному каналу:

; (2.29)

ослабление по каналу промежуточной частоты:

, (2.30)

где f₀ – максимальная частота рабочего диапазона;

m – число одиночных контуров в каскадах УРЧ.

Определение элементов схемы

Главной задачей данного расчета является выбор рабочих точек усилительных приборов составного транзистора. Это достигается расчетом элементов схемы как для полевого транзистора, так и отдельно: биполярного транзистора, включенного по схеме с ОБ. При этом должны выполняться условия: ток стока (I_CVT1) полевого транзистора должен быть равен току эмиттера (I_ЭVT2) биполярного транзистора [9]:

I_CVT1 = I_ЭVT2.

Расчет элементов схемы полевого транзистора.

R_З – резистор затвора:

R_З = (10 ÷ 20)R₀. (2.31)

R₀ – резонансное сопротивление контура входного устройства:

R₀ = ρ·Q₀. (2.32)

ρ – характеристическое сопротивление контура:

.

Q₀ = 40 – 80 в диапазоне частот 1,5 – 6 МГц;

Q₀ = 50 – 120 в диапазоне частот 6 – 30 МГц.

Практически R_З бывает в пределах 200 – 1000 кОм.

С_Р – разделительная емкость:

С_Р ≥ (20 ÷ 50)·С_11Э. (2.33)

R_И – сопротивление резистора в цепи истока, которое определяет рабочую точку транзистора:

, (2.34)

где I_{С НАЧ} – ток стока начальный;

U_ЗИ – напряжение между затвором и истоком транзистора;

I_{С НАЧ}, U_ЗИ – выбираются из справочной литературы.

С_И – емкость, шунтирующая R_И:

, (2.35)

где f_min – минимальная частота поддиапазона;

R_И – резистор в цепи истока.

Расчет элементов схемы биполярного транзистора.

Предварительно выбираем U_CVT1 = U_KVT2 = 0,5E_K,

где U_{Б0 VT2} – напряжение смещения на базе;

U_{C VT1} – напряжение стока;

I_Д – ток в цепи делителя напряжения;

I_Д = (2 ÷ 7)·I_{Б0 VT2}.

, (2.36)

где E_K – напряжение источника питания;

ΔЕ_Ф = (0,1 – 0,2)·Е_К – падение напряжения на резисторе фильтра (R_Ф).

Дата добавления: 2015-09-03