МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах

    Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах

    Министерство образования Российской Федерации

    ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

    (ТУСУР)

    Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

    УТВЕРЖДАЮ

    Заведующий кафедрой РЗИ

    доктор технических наук, профессор

    ________________В.Н. Ильюшенко

    ____ _____________________2002 г.

    РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ КОРРЕКЦИИ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА

    БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

    Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию

    для студентов радиотехнических специальностей

    Разработчик:

    доцент кафедры РЗИ

    кандидат технических наук

    _______________А.А. Титов;

    Томск – 2002

    УДК 621.396

    Рецензент: А.С. Красько, старший преподаватель кафедры

    Радиоэлектроники и защиты информации Томского государственного

    университета систем управления и радиоэлектроники.

    Титов А.А.

    Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на

    биполярных транзисторах: Учебно-методическое пособие по курсовому

    проектированию для студентов радиотехнических специальностей. – Томск:

    Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2002. – 47 с.

    Пособие содержит описание одиннадцати различных схемных решений

    построения усилительных каскадов с коррекцией амплитудно-частотной

    характеристики, формулы для расчета значений элементов высокочастотной

    коррекции, расчета коэффициента усиления и полосы пропускания

    рассматриваемых каскадов.

    © Томский гос. ун-т систем

    управления и радиоэлектроники, 2002

    ©Титов А.А., 2002

    Содержание

    Введение…………………………………………………………………..…….…4

    1. Исходные данные для расчетов……………………………………………...5

    2. Расчет некорректированного каскада с общим эмиттером…………….….7

    1. Оконечный каскад…………………………………………...…..7

    2. Промежуточный каскад………………………………...……….9

    2. Расчет каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией…………....10

    1. Оконечный каскад…………………………………………..….10

    2. Промежуточный каскад………………………………………..11

    3. Расчет каскада с эмиттерной коррекцией……………………...………..…13

    1. Оконечный каскад…………………………………………..….13

    2. Промежуточный каскад………………………………………..15

    4. Коррекция искажений вносимых входной цепью………………………....17

    1. Расчет искажений вносимых входной цепью……………..….17

    2. Расчет входной корректирующей цепи…………………….....18

    3. Расчет каскада с параллельной ООС…...……………………..20

    5. Согласованные каскады с обратными связями……………………………23

    1. Расчет каскада с комбинированной ООС……………..……...23

    2. Расчет каскадов с перекрестными ООС………………………25

    3. Расчет каскада со сложением напряжений……………………27

    6. Расчет каскадов с четырехполюсными корректирующими цепями...…....29

    1. Расчет выходной корректирующей цепи ……………..……...30

    2. Расчет каскада с реактивной межкаскадной

    корректирующей цепью третьего порядка……………………32

    3. Расчет каскада с заданным наклоном АЧХ…………………...35

    7. Расчет усилителей с частотным разделением каналов……………………41

    8. Список использованных источников………………………………………43

    ВВЕДЕНИЕ

    Расчет элементов высокочастотной коррекции является неотъемлемой

    частью процесса проектирования усилительных устройств, как одного из

    классов аналоговых электронных устройств. В известной учебной и научной

    литературе материал, посвященный этой проблеме, не всегда представлен в

    удобном для проектирования виде. К тому же в теории усилителей нет

    достаточно обоснованных доказательств преимущества использования того либо

    иного схемного решения при разработке конкретного усилительного устройства.

    В этой связи проектирование широкополосных усилителей во многом основано на

    интуиции и опыте разработчика. При этом, разные разработчики, чаще всего,

    по-разному решают поставленные перед ними задачи, достигая требуемых

    результатов. В этой связи в данном пособии собраны наиболее известные и

    эффективные схемные решения построения широкополосных усилительных

    устройств на биполярных транзисторах, а соотношения для расчета

    коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов

    высокочастотной коррекции даны без выводов. Ссылки на литературу позволяют

    найти, при необходимости, доказательства справедливости приведенных

    соотношений. Поскольку, как правило, широкополосные усилители работают в

    стандартном 50 либо 75-омном тракте, соотношения для расчета даны исходя из

    условий, что оконечные каскады усилителей работают на чисто резистивную

    нагрузку, а входные каскады усилителей работают от чисто резистивного

    сопротивления генератора.

    1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

    В соответствии с [1, 2, 3], приведенные ниже соотношения для расчета

    усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемы

    замещения транзистора, приведенной на рис. 1.1, либо на использовании его

    однонаправленной модели, приведенной на рис. 1.2.

    [pic]

    Рис. 1.1. Эквивалентная схема Джиаколетто

    [pic]

    Рис. 1.2. Однонаправленная модель

    Значения элементов схемы Джиаколетто могут быть рассчитаны по

    паспортным данным транзистора по следующим формулам [1]:

    [pic];

    [pic];

    [pic];

    [pic];

    [pic];

    [pic];

    [pic],

    где [pic] - емкость коллекторного перехода;

    [pic] - постоянная времени цепи обратной связи;

    [pic] - статический коэффициент передачи тока в схеме с общим

    эмиттером;

    [pic] - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим

    эмиттером;

    [pic] - ток эмиттера в рабочей точке в миллиамперах;

    [pic]=3 - для планарных кремниевых транзисторов;

    [pic]=4 - для остальных транзисторов.

    В справочной литературе значения [pic] и [pic] часто приводятся

    измеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер [pic].

    Поэтому при расчетах [pic] значение [pic] следует пересчитать по формуле

    [1]

    [pic],

    где [pic] - напряжение [pic], при котором производилось измерение [pic];

    [pic] - напряжение [pic], при котором производилось измерение [pic].

    Поскольку [pic] и [pic] оказываются много меньше проводимости нагрузки

    усилительных каскадов, в расчетах они обычно не учитываются.

    Значения элементов схемы замещения, приведенной на рис. 1.2, могут быть

    рассчитаны по следующим формулам [3, 4]:

    [pic];

    [pic];

    [pic];

    [pic],

    где [pic], [pic] - индуктивности выводов базы и эмиттера;

    [pic] - максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-

    эмиттер;

    [pic] - максимально допустимый постоянный ток коллектора.

    При расчетах по эквивалентной схеме приведенной на рис. 1.2, вместо

    [pic] используют параметр [pic] - коэффициент усиления транзистора по

    мощности в режиме двухстороннего согласования [2], равный:

    [pic], (1.1)

    где [pic]=[pic] - круговая частота, на которой коэффициент усиления

    транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен

    единице;

    [pic] - текущая круговая частота.

    Формула (1.1) и однонаправленная модель (рис. 1.2) справедливы для

    области рабочих частот выше [pic][5].

    2. РАСЧЕТ НЕКОРРЕКТИРОВАННОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

    2.1. ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

    Принципиальная схема оконечного некорректированного усилительного

    каскада приведена на рис. 2.1,а, эквивалентная схема по переменному току -

    на рис. 2.1,б, где [pic] - разделительный конденсатор, [pic] - резисторы

    базового делителя, [pic] - резистор термостабилизации, [pic] -

    блокировочный конденсатор, [pic] - сопротивление в цепи коллектора, [pic] -

    сопротивление нагрузки.

    При отсутствии реактивности нагрузки, полоса пропускания каскада

    определяется параметрами транзистора. В соответствии с [1] коэффициент

    усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением:

    [pic],

    где [pic];

    [pic] - текущая круговая частота;

    [pic]; (2.1)

    [pic]; (2.2)

    [pic]; (2.3)

    [pic]; (2.4)

    [pic].

    [pic]

    а) б)

    Рис. 2.1

    При заданном уровне частотных искажений [pic], верхняя граничная

    частота [pic] полосы пропускания каскада равна:

    [pic]=[pic]. (2.5)

    Входное сопротивление каскада может быть аппроксимировано параллельной

    RC цепью [1]:

    [pic]; (2.6)

    [pic]. (2.7)

    Пример 2.1. Рассчитать [pic], [pic], [pic], [pic] каскада,

    приведенного на рис. 2.1, при использовании транзистора КТ610А [6]([pic]= 5

    Ом, [pic]= 1 Ом, [pic]= 0,0083 Сим, [pic]= 4 пФ, [pic]=160 пФ, [pic]= 1

    ГГц, [pic]=120, [pic]=0,95 А/В, [pic]= 0,99, [pic]= 55 мА), и условий:

    [pic]= 50 Ом; [pic]= 0,9; [pic]= 10.

    Решение. При известных [pic] и [pic], в соответствии с (2.1), имеем:

    [pic]= 10,5 Ом. Зная [pic], находим: [pic]= 13,3 Ом. По формуле (2.2)

    определим: [pic]= 1,03(10-9с. Подставляя известные [pic] и [pic] в

    соотношение (2.5) получим: [pic]= 74,9 МГц. По формулам (2.6) и (2.7)

    определим [pic]= 196 пФ, [pic]= 126 Ом.

    2.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД

    Принципиальная схема каскада приведена на рис. 2.2,а, эквивалентная

    схема по переменному току - на рис. 2.2,б.

    [pic]

    а) б)

    Рис. 2.2

    В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних

    частот описывается выражением:

    [pic],

    где [pic]; (2.8)

    [pic]; (2.9)

    [pic]; (2.10)

    [pic] – входное сопротивление и входная емкость нагружающего каскада.

    Значения [pic], входное сопротивление и входная емкость каскада

    рассчитываются по формулам (2.5), (2.6), (2.7).

    Пример 2.2. Рассчитать [pic], [pic], [pic], [pic] каскада,

    приведенного на рис. 2.2, при использовании транзистора КТ610А (данные

    транзистора приведены в примере 2.1) и условий: [pic]= 0,9; [pic]= 10;

    [pic], [pic] нагружающего каскада - из примера 2.1.

    Решение. По известным [pic] и [pic] из (2.8) получим: [pic]= 10.5 Ом.

    Зная [pic] из (2.10) найдем: [pic]= 11,5 Ом. По формуле (2.9) определим:

    [pic]= 3(10-9 с. Подставляя известные [pic], [pic] в соотношение (2.5)

    получим [pic]= 25,5 МГц. По формулам (2.6) и (2.7) определим [pic]= 126 Ом,

    [pic]= 196 пФ.

    3. РАСЧЕТ КАСКАДА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

    3.1. ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

    Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией

    приведена на рис. 3.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рис.

    3.1,б.

    [pic]

    а) б)

    Рис. 3.1

    При отсутствии реактивности нагрузки высокочастотная индуктивная

    коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором.

    Корректирующий эффект в схеме достигается за счет возрастания сопротивления

    коллекторной цепи с ростом частоты усиливаемого сигнала и компенсации,

    благодаря этому, шунтирующего действия выходной емкости транзистора.

    В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних

    частот, при оптимальном значении [pic]равном:

    [pic], (3.1)

    описывается выражением:

    [pic],

    где [pic]; (3.2)

    [pic]; (3.3)

    [pic]; (3.4)

    [pic]; (3.5)

    [pic] и [pic]рассчитываются по (2.3) и (2.4).

    При заданном значении [pic], [pic] каскада равна:

    [pic]=[pic]. (3.6)

    Значения [pic], [pic] каскада рассчитываются по формулам (2.6), (2.7).

    Пример 3.1. Рассчитать [pic], [pic], [pic], [pic], [pic] каскада с ВЧ

    индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рисунке 3.1, при

    использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере

    2.1) и условий [pic]= 50 Ом; [pic]= 0,9; [pic]= 10.

    Решение. По известным [pic] и [pic] из (3.2) получим [pic]= 10,5 Ом.

    Зная [pic] из (3.3) найдем [pic]= 13,3 Ом. Рассчитывая [pic] по (3.5) и

    подставляя в (3.1) получим [pic]= 13,7(10-9 Гн. Определяя (к по (3.4) и

    подставляя в (3.6) определим [pic]= 350 МГц. По формулам (2.6), (2.7)

    найдем [pic]= 196 пФ, [pic]= 126 Ом.

    3.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КАСКАД

    Принципиальная схема промежуточного каскада с высокочастотной

    индуктивной коррекцией приведена на рис. 3.2,а, эквивалентная схема по

    переменному току - на рис. 3.2,б.

    [pic]

    а) б)

    Рис. 3.2

    В соответствии с [1] коэффициент усиления каскада в области верхних

    частот, при оптимальном значении [pic] равном:

    [pic], (3.7)

    определяется выражением:

    [pic],

    где [pic]; (3.8)

    [pic]; (3.9)

    [pic]; (3.10)

    [pic]; (3.11)

    [pic] – входное сопротивление и емкость нагружающего каскада;

    [pic] и [pic] рассчитываются по (2.3) и (2.4).

    Значения [pic], [pic], [pic] каскада рассчитываются по формулам (3.6),

    (2.6), (2.7).

    Пример 3.2. Рассчитать [pic], [pic], [pic], [pic], [pic] каскада с ВЧ

    индуктивной коррекцией, схема которого приведена на рис. 3.2, при

    использовании транзистора КТ610А (данные транзистора приведены в примере

    2.1) и условий: [pic]= 0,9; [pic]= 10; [pic], [pic] нагружающего каскада -

    из примера 2.1.

    Решение. По известным [pic] и [pic] из (3.8) получим [pic]= 10,5 Ом.

    Зная [pic] из (3.9) найдем [pic]= 11,5 Ом. Рассчитывая [pic] по (3.11) и

    подставляя в (3.7) получим [pic]= 34,7(10-9 Гн. Определяя [pic] по (3.10) и

    подставляя в (3.6) определим [pic]= 308 МГц. По формулам (2.6), (2.7)

    найдем [pic]= 196 пФ, [pic]= 126 Ом.

    4. РАСЧЕТ КАСКАДА С ЭМИТТЕРНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

    4.1. ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД

    Принципиальная схема каскада с эмиттерной коррекцией приведена на рис.

    4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 4.1,б, где

    [pic] - элементы коррекции. При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная

    коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором,

    увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер с ростом частоты

    усиливаемого сигнала.

    [pic]

    а) б)

    Рис. 4.1

    В соответствии с [1], коэффициент передачи каскада в области верхних

    частот, при выборе элементов коррекции [pic] и [pic] соответствующими

    оптимальной по Брауде форме АЧХ, описывается выражением:

    [pic], (4.1)

    где [pic];

    [pic] - нормированная частота;

    [pic];

    [pic];

    [pic]; (4.2)

    [pic]; (4.3)

    [pic] - глубина ООС; (4.4)

    [pic]; (4.5)

    [pic]; (4.6)

    [pic]. (4.7)

    При заданном значении [pic], значение [pic] определяется выражением:

    Страницы: 1, 2, 3


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.