Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Курсовая работа: Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Министерство образования Российской Федерации


ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)


Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)


Усилитель мощности для 1-12 каналов TV


Пояснительная записка к курсовому

проекту по дисциплине “Схемотехника аналоговых электронных устройств”


Выполнил

студент гр.148-3

______Далматов В.Н.

Проверил

преподаватель каф. РЗИ

______Титов А.А.


Содержание


1.Введение ..........................................................................................3

2.Техническое задание ......................................................................4

3.Расчётная часть …...........................................................................5

3.1 Определение числа каскадов ...........................................…..5

3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ ........….5

3.3 Расчёт выходного каскада……………………………............5

3.3.1 Выбор рабочей точки...................................................5

3.3.2 Выбор транзистора...................................................…9

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора…...........10

3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации…...………..........12

3.4 Расчёт входного каскада по постоянному току………..…..16

3.4.1 Выбор рабочей точки……………………….............16

3.4.2 Выбор транзистора………………………….............16

3.4.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора…...........17

3.4.4 Расчёт цепей термостабилизации.…………............17

3.5 Расчёт корректирующих цепей……………………..............18

3.5.1 Выходная корректирующая цепь………….............18

3.5.2 Расчёт межкаскадной КЦ……………………..........19

3.5.3 Расчёт входной КЦ …………………………............22

3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей………………………………………...…...............24

4 Заключение…………………………………………….…………26

5 Приложение А……………………………………………………27

6 Приложение Б…………………………………………………….29

Список использованных источников……………………………..30


1. Введение


В данной курсовой работе требуется рассчитать усилитель мощности для 1-12 каналов TV. Этот усилитель предназначен для усиления сигнала на передающей станции, что необходимо для нормальной работы TV-приёмника, которого обслуживает эта станция. Так как мощность у него средняя(5 Вт), то применяется он соответственно на небольшие расстояния(в районе деревни, небольшого города).В качестве источника усиливаемого сигнала может служить видеомагнитофон, сигнал принятый антенной ДМВ и преобразованный в МВ диапазон. Так как усиливаемый сигнал несёт информацию об изображении, то для получения хорошего качества изображения на TV-приёмнике на усилитель налагаются следующие требования: равномерное усиление во всём диапазоне частот и при этом иметь достаточную мощность и требуемый коэффициент усиления. С экономической точки зрения должен обладать максимальным КПД.

Достижение требуемой мощности даёт использование схемы каскада со сложением напряжения. Для коррекции АЧХ усилителя используются разные приёмы: введение отрицательных обратных связей, применение межкаскадных корректирующих цепей. Так как проектируемый усилитель является усилителем мощности то введение ОС влечёт за собой потерю мощности в цепях ОС что снижает КПД и следовательно применять её в данном усилителе не целесообразно. Применение межкаскадных корректирующих цепей(МКЦ) значительно повышает КПД. В данном усилителе используется МКЦ 3-го порядка, так как она обладает хорошими частотными свойствами.


2. Техническое задание


Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

Рабочая полоса частот: 49-230 МГц

Линейные искажения

в области нижних частот не более 2 дБ

в области верхних частот не более 2 дБ

Коэффициент усиления 25 дБ

Мощность выходного сигнала Pвых=5 Вт

Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=75 Ом


3. Расчётная часть


3.1 Определение числа каскадов.


При выборе числа каскадов примем во внимание то, что у мощного усилителя один каскад с общим эмиттером позволяет получать усиление до 6 дБ, а так как нужно получить 15 дБ оптимальное число каскадов данного усилителя равно трём, тогда, в общем, усилитель будет иметь коэффициент усилния 18 дБ (запас 3 дБ).


3.2 Распределение линейных искажений в

области ВЧ


Расчёт усилителя будем проводить исходя из того, что искажения распределены между каскадами равномерно, а так как всего три каскада и общая неравномерность должна быть не больше 2 дБ, то на каждый каскад приходится по 0,7 дБ.


Расчёт выходного каскада


3.3.1 Выбор рабочей точки


Для расчёта рабочей точки следует найти исходные параметры Iвых и Uвых, которые определяются по формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Для каскада со сложением напряжений будут справедливы те же формулы , но нагрузка ощущаемая каждым транзистором будет составлять половину Rн и мощность каждого транзистора будет равна половине исходной мощности. Тогда исходные параметры примут следующие значения:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Выберем, по какой схеме будет выполнен каскад: с дроссельной нагрузкой, резистивной нагрузкой или по схеме со сложением напряжений. Рассмотрим эти схемы и выберем ту, которую наиболее целесообразно применить.

А) Расчёт каскада с резистивной нагрузкой:

Схема каскада представлена на рисунке 3.3.1

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.1 Схема каскада с резистивной нагрузкой


Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

где Uост – остаточное напряжение на коллекторе и при расчёте берут равным Uост=(1~3)В. Тогда:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Напряжение питания выбирается равным Усилитель мощности для 1-12 каналов TVплюс напряжение на Усилитель мощности для 1-12 каналов TV:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Построим нагрузочные прямые по постоянному и переменному току. Они приведены на рисунке 3.3.2.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TV. Рисунок 3.3.2. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току

Произведём расчет мощностей: потребляемой и рассеиваемой на коллекторе, используя следующие формулы:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Б) Расчёт дроссельного каскада:

Схема дросеельного каскада представлена на рисунке 3.3.3.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.3. Схема дроссельного каскада.


Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Построим нагрузочные прямые по постоянному и переменному току. Они представлены на рисунке 3.3.4.


Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVРисунок 3.3.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Произведём расчёт мощности :

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Каскад с дроссельной нагрузкой имеет лучшие параметры по сравнению с каскадом с резистивной нагрузкой. Это и меньшее напряжение питания, и меньшая рассеиваемая транзистором мощность, однако, не удается найти транзистор который бы выдавал необходимую на нагрузку мощность (по заданию 5 Вт) в заданной полосе частот (49-230 МГц).Поэтому рассчитаем каскад со сложением напряжений. В схеме со сложением напряжений, мощности, выдаваемые двумя транзисторами, складываются на нагрузке. То есть каждый транзистор должен отдавать лишь половину необходимой на нагрузке мощности.

В) Расчёт каскада со сложением напряжений:

Схема каскада со сложением напряжений представлена на рисунке 3.3.5.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.5. Схема каскада со сложением напряжений.


Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Построим нагрузочные прямые по постоянному и переменному току. Они представлены на рисунке 3.3.6.

Рисунок 3.3.6 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.


Произведём расчёт мощности :

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Для удобства сравнения каскадов составим таблицу в которую занесем напряжение питания каскадов, потребляемую и рассеиваемую ими мощности, а так же напряжение коллектор-эммитер и ток коллектора.


Табл. 3.3.1 характеристики каскадов


Анализируя полученные результаты представленные в таблице 3.3.1 можно прийти к выводу, что целесообразней использовать схему каскада со сложением напряжений, так как значительно снижаются потребляемая мощность и величина питающего напряжения. Так же выбор каскада со сложением напряжений обусловлен большой полосой пропускания, по заданию от 49МГц до 230МГц, и достаточно большой выходной мощностью – 5 Вт. При выборе другого каскада, резестивного или дроссельного, возникают проблемы с выбором транзистора, тогда как каскад со сложением напряжений позволяет достич заданные требования.


3.3.2 Выбор транзистора


Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:

граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

предельно допустимого тока коллектора

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ934Б. Его основные технические характеристики приведены ниже.[1]

Электрические параметры:

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ Усилитель мощности для 1-12 каналов TVМГц;

Постоянная времени цепи обратной связи при Усилитель мощности для 1-12 каналов TV В Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпс;

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Ёмкость коллекторного перехода при Усилитель мощности для 1-12 каналов TV В Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпФ;

Индуктивность вывода базы Усилитель мощности для 1-12 каналов TVнГн;

Индуктивность вывода эмиттера Усилитель мощности для 1-12 каналов TVнГн.

Предельные эксплуатационные данные:

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ;

Постоянный ток коллектора Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Вт;


3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора


Существует много разных моделей транзистора. В данной работе произведён расчёт моделей: схемы Джиаколетто и однонаправленной модели на ВЧ.

В соответствии с [2, 3,], приведенные ниже соотношения для расчета усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 3.3.7, либо на использовании его однонаправленной модели [2, 3] приведенной на рисунке 3.3.8

А) Расчёт схемы Джиаколетто:

Схема Джиаколетто представлена на рисунке 3.3.7.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.7 Схема Джиаколетто.


Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи сопротивление базового перехода по формуле:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.9)

При чём Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и Усилитель мощности для 1-12 каналов TV доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А так как справочные данные приведены при разных напряжниях, необходимо воспользоваться формулой перехода, котоая позволяет вычислить Усилитель мощности для 1-12 каналов TV при любом значении напряжения Uкэ:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.10)

в нашем случае:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Подставим полученное значение в формулу :

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, тогда Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Найдем значения остальных элементов схемы:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, где (2.11)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV – сопротивление эмиттеного перехода транзистора

Тогда Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Емкость эмиттерного перехода: Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Выходное сопртивление транзистора:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.12)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.13)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:

Схема однонаправленной модели на ВЧ представлена на рисунке 3.3.8 Описание такой модели можно найти в [3].

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.8 однонаправленная модель транзистора


Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.

Входная индуктивность:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV,

где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV–индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из справочных данных.

Входное сопротивление:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (3.3.4)

Выходное сопротивление имеет такое же значение, как и в схеме Джиаколетто:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Выходная ёмкость- это значение ёмкости Усилитель мощности для 1-12 каналов TV вычисленное в рабочей точке:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.


3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации


При расчёте цепей термостабилизации нужно для начала выбрать вариант схемы. Существует несколько вариантов схем термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. Рассмотрим эти схемы.


3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация


Эмитерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах и является достачно простой в расчёте и при этом эффективной. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.9. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [4].

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.9 эммитерная термостабилизация


Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и ток делителя Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, а также напряжение питания Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

2. Затем рассчитываются Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Напряжение эмиттера Усилитель мощности для 1-12 каналов TV выбирается равным Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. Ток делителя Усилитель мощности для 1-12 каналов TV выбирается равным Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV- базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVмА.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV А

Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Ом;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Ом;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Ом;


3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация


Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.10. Её описание и расчёт можно найти в [5].

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.10 Схема активной коллекторной термостабилизации.


В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе Усилитель мощности для 1-12 каналов TV из условия Усилитель мощности для 1-12 каналов TV(пусть Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ), тогда Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. Затем производим следующий расчёт:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.11)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.12)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.13)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.14)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (3.3.15)

где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.16)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.17)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. (3.3.18)

Получаем следующие значения:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVмА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.


3.3.4.3 Пассивная коллекторная термостабилизация


Наиболее экономичной и простейшей из всех схем термостабилизации является коллекторная стабилизация. Стабилизация положения точки покоя осуществляется отрицательной параллельной обратной связью по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора. Схема коллекторной стабилизации представлена на рисунке 3.3.11.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.11 Схема пассивной коллекторной термостабилизации


Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV


Выберем напряжение URк=5В и рассчитаем значение сопротивления Rк.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVЗная базовый ток рассчитаем сопротивление Rб

Определим рассеиваемую мощность на резисторе Rк

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVКак было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в мощных каскадах применять “невыгодно” так как на резисторе, включённом в цепь эмиттера, расходуется большая мощность. В нашем случае лучше выбрать активную коллекторную стабилизацию.


Расчёт входного каскада


3.4.1 Выбор рабочей точки


При расчёте режима предоконечного каскада условимся, что питание всех каскадов осуществляется от одного источника напряжения с номинальным значением Eп. Так как Eп=Uк0, то соответственно Uк0 во всех каскадах берётся одинаковое, то есть Uк0(предоконечного к.)=Uк0(выходного к). Мощность, генерируемая предоконечным каскадом должна быть в коэффициент усиления выходного каскада вместе с МКЦ(S210) раз меньше, следовательно, и Iк0, будет во столько же раз меньше. Исходя из вышесказанного координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=0.4/2.058= 0.19 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе Pк= Uк0 Iк0=2.85 Вт.


3.4.2 Выбор транзистора


Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2 Выбор входного транзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ913А. Его основные технические характеристики приведены ниже.[1]

Электрические параметры:

граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ Усилитель мощности для 1-12 каналов TVМГц;

Постоянная времени цепи обратной связи Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпс;

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Ёмкость коллекторного перехода при Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпФ;

Индуктивность вывода базы Усилитель мощности для 1-12 каналов TVнГн;

Индуктивность вывода эмиттера Усилитель мощности для 1-12 каналов TVнГн.

Предельные эксплуатационные данные:

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ;

Постоянный ток коллектора Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;


3.4.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора


Эквивалентная схема имеет тот же вид, что и схема представленная на рисунке 3.3. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым в пункте 3.3.3.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVнГн;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпФ;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVпФ.


3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации


Для входного каскада также выбрана активная коллекторная термостабилизация.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе Усилитель мощности для 1-12 каналов TV из условия Усилитель мощности для 1-12 каналов TV(пусть Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ), тогда Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. Затем производим следующий расчёт:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.11)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.12)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.13)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.14)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (3.3.15)

где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.16)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.3.17)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. (3.3.18)

Получаем следующие значения:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVмА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVВ;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVА;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVОм;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVкОм


3.5 Расчёт корректирующих цепей


3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи


Расчёт всех КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [2]. Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.12

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.12 Схема выходной корректирующей цепи


Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [2]. Зная Свых и fв можно рассчитать элементы L1 и C1 .

Найдём Усилитель мощности для 1-12 каналов TV– выходное сопротивление транзистора нормированное относительно Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (3.5.1)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Теперь по таблице приведённой в [2] найдём ближайшее к рассчитанному значение Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Найдём истинные значения элементов по формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.5.2)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (3.5.3)

. Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Гн; (3.5.4)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVФ;


3.5.2 Расчёт межкаскадной КЦ


В данном усилителе имеются две МКЦ: между входным каскадом и каскадом со сложением напряжений и на входе усилителя. Это корректирующие цепи третьеого порядка. Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с наклоном АЧХ, лежащим в пределах необходимых отклонений (повышение или понижение) с заданными частотными искажениями [2].

Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, находящейся между входным каскадом и каскадом со сложением напряжений:

Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.3.13

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.3.13. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка


При расчёте используются однонаправленные модели на ВЧ входного и предоконечного транзисторов. В схеме со сложением напряжений оба транзистора выбираются одинаковыми. Возникает задача: выбор предоконечного транзистора. Обычно его выбирают ориентировочно, и если полученные результаты будут удовлетворять его оставляют.

Для нашего случая возьмём транзистор КТ913А (VT1), который имеет следующие эквивалентные параметры:

Свых=5.5 пФ

Rвых=55 Ом

И транзистор КТ 934Б (VT2), имеющий следующие эквивалентные параметры:

Lвх=3.8 нГн

Rвх=0.366 Ом

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TVПри расчёте будут использоваться коэффициенты: Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV , значения которых берутся исходя из заданной неравномерности АЧХ. Таблица коэффициентов приведена в методическом пособии [2] В нашем случае они соответственно равны: 2.31, 1.88, 1.67. Расчет заключается в нахождении нормированных значений:Усилитель мощности для 1-12 каналов TV и подставлении их в соответствующие формулы, из которых находятся нормированные значения элементов и преобразуются в действительные значения.

Итак, произведём расчёт, используя следующие формулы:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV,

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV,

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV= Усилитель мощности для 1-12 каналов TV - нормированные значения Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Подставим исходные параметры и в результате получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (2.32)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Отсюда найдем нормированные значения Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, и Усилитель мощности для 1-12 каналов TV:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (2.33)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

При расчете получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

и в результате:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рассчитаем дополнительные параметры:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.34)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.35)

где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.

Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, рассчитываемый по формуле:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.36)

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (2.37)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV


3.5.3 Расчёт входной КЦ


Схема входной КЦ представлена на рисунке 3.5.14. Её расчёт, а также табличные значения аналогичны описанным в пункте 3.5.1.


Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рисунок 3.5.14 входная коректирующая цепь


Расчитаем входную коректирующую цепь:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV,

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV,

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV= Усилитель мощности для 1-12 каналов TV - нормированные значения Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

Подставим исходные параметры и в результате получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (2.32)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Отсюда найдем нормированные значения Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, и Усилитель мощности для 1-12 каналов TV:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

где Усилитель мощности для 1-12 каналов TV; (2.33)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV;

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV.

При расчете получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

и в результате:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Рассчитаем дополнительные параметры:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.34)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.35)

где S210- коэффициент передачи оконечного каскада.

Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, рассчитываемый по формуле:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (2.36)

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (2.37)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

На этом расчёт входного каскада закончен.


3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей


Дроссель в коллекторной цепи каскадов ставится для того, чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величина выбирается исходя из условия:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV. (3.6.3)

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVмкГн.

Сопротивление и емкость обратной связи, стоящие в цепи базы выходного транзистора расчитаем по формулам:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Подставив значения получим:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVУсилитель мощности для 1-12 каналов TV

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Разделительные емкости.

Устройство имеет 4 реактивных элемента, вносящих частотные искажения на низких частотах. Эти элементы – разделительные емкости. Каждая из этих емкостей по техническому заданию должна вносить не более 0.75 дБ частотных искажений. Номинал каждой емкости с учетом заданных искажений и обвязывающих сопротивлений рассчитывается по формуле: Усилитель мощности для 1-12 каналов TV (1.38)

где Yн – заданные искажения; R1 и R2 – обвязывающие сопротивления, Ом; wн – нижняя частота, рад/сек.

Приведем искажения, заданные в децибелах: Усилитель мощности для 1-12 каналов TV, (1.39)

где М – частотные искажения, приходящиеся на каскад, Дб. Тогда

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Номинал разделительной емкости оконечного каскада:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Номинал разделительной емкости стоящей в цепи коллектора транзистора с общим эмиттером в каскаде со сложением напряжений:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVНоминал разделительной емкости стоящей в цепи коллектора входного транзистора:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TVНоминал разделительной емкости входного каскада:

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV

Емкость Сбл найдём из условия:

зXСблз << Rк, где Rк – сопротивление стоящее в цепи коллектора транзистора активной коллекторной термостабилизации представленной на рис.3.3.10.

кХск=к1/iЧwЧСк=1/wЧС

С=1/кХскЧw

Для расчета Сбл возьмем кХск=0.43 что 500 раз меньше Rк. В итоге получим:

С=1/0.43Ч2ЧpЧ230Ч106=1.6Ч10-9

Сбл=1.6 нФ


4. Заключение


Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:

1. Рабочая полоса частот: 49-230 МГц

2. Линейные искажения

в области нижних частот не более 2 дБ

в области верхних частот не более 2 дБ

3. Коэффициент усиления 30дБ с подъёмом области верхних частот 6 дБ

4. Питание однополярное, Eп=16 В

5. Диапазон рабочих температур: от +10 до +60 градусов Цельсия

Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=75 Ом

Усилитель имеет запас по усилению 5дБ, это нужно для того, чтобы в случае ухудшения, в силу каких либо причин, параметров отдельных элементов коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня, определённого техническим заданием.


Поз.

Обозна-

чение


Наименование


Кол.


Примечание






Транзисторы





VT1 КТ913А 1
VT2 КТ814А 1
VT3 КТ934Б 1
VT4 КТ814А 1
VT5 КТ934Б 1
VT6 КТ814А 1





Конденсаторы





С1 КД-2-0.1нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С2 КД-2-20пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С3 КД-2-16пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1

С4, С8,

С10,С12

КМ-6-2.2нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 4
С5 КД-2-200пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С6 КД-2-22пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С7 КД-2-7.6пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С9 КД-2-110пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С11 КМ-6-16пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С13 КД-2-100пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1
С14 КМ-6-10пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ 1





Катушки индуктивности





L1 Индуктивность 25нГн ±5% 1
L2 Индуктивность 12нГн ±5% 1
L3 Индуктивность 50нГн ±5% 1
Др4- Др8 Индуктивность 25мкГн ±5% 5































РТФ КП 468740.001 ПЗ












Лит Масса

Масштаб

Изм Лист Nдокум. Подп.

Дата

УCИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ




Выполнил Далматов

ДЛЯ 1-12 КАНАЛОВ




Провер. Титов А.А.

TV









Лист Листов





ТУСУР РТФ




Перечень элементов Кафедра РЗИ





гр. 148-3

Поз.

Обозна-

чение


Наименование


Кол.


Примечание






Резисторы





R1 МЛТ – 0.125 – 1.2 кОм ±10%ГОСТ7113-77 1
R2 МЛТ – 0.125 – 18 кОм ±10%ГОСТ7113-77 1
R3 МЛТ – 0.125 – 220 Ом ±10%ГОСТ7113-77 1
R4 МЛТ – 0.125 – 2.2 кОм ±10%ГОСТ7113-77 1
R5 МЛТ – 1 – 0.25 Ом ±10%ГОСТ7113-77 1
R6 МЛТ – 0.125 – 6 кОм ±10%ГОСТ7113-77 1
R7,R11 МЛТ – 0.125 – 160 Ом ±10%ГОСТ7113-77 2
R8,R12 МЛТ – 0.125 – 820Ом ±10%ГОСТ7113-77 2
R9,R13 МЛТ – 0.125 – 22 Ом ±10%ГОСТ7113-77 2
R10,R14 МЛТ – 1 – 2.5 Ом ±10%ГОСТ7113-77 2











































































































РТФ КП 468740.001 ПЗ












Лит Масса

Масштаб

Изм Лист Nдокум. Подп.

Дата

УCИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

ОПОЛОСНЫЙ






Выполнил Далматов

ДЛЯ 1-12 КАНАЛОВ




Провер. Титов А.А.

TV









Лист Листов





ТУСУР РТФ




Перечень элементов Кафедра РЗИ





гр. 148-3

Усилитель мощности для 1-12 каналов TV












РТФ КП 468740.001 Э3












Лит Масса

Масштаб

Изм Лист Nдокум. Подп.

Дата

УCИЛИТЕЛЬ




Выполнил Далматов

1-12 КАНАЛОВ




Проверил Титов А.А.












Лист Листов





ТУСУР РТФ




Принципиальная Кафедра РЗИ




схема гр. 148-3

Список использованных источников


1 Справочник полупроводниковые приборы /транзисторы средней и большой мощности. Под ред. А.В.Голомедова. Издание третье. Москва 1995 г.

2 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах – http://referat.ru/download/ref-2764.zip

3 Широкополосные радиопередающие устройства /Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А.; Под ред. О.В. Алексеева.- М.: Связь. 1978 г.

4 Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977.

5 Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности. //Радиотехника. 1989. № 2

Похожие работы:

  1. • Усилитель мощности для 1-12 каналов TV
  2. • Усилитель мощности для 1-12 каналов TV
  3. • Усилитель мощности для 1-12 каналов TV
  4. • Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ
  5. • Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ
  6. • Усилитель мощности звуковой частоты для автомагнитолы
  7. •  ... и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств
  8. • Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ
  9. • Предварительный усилитель мощности коротковолнового ...
  10. •  ... процесса сборки автомобильного усилителя мощности
  11. •  ... и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств
  12. • Усилители мощности телевизионного вещания
  13. • Проектирование усилителя мощности на основе ОУ
  14. • Усилитель мощности миллиметрового диапазона длин ...
  15. • Отчет по УИР. Телевизионные усилители
  16. • Расчёт усилителя мощности звуковой частоты
  17. • Усилитель звуковой частоты для стационарной ...
  18. • Усилитель мощности
  19. • Усилитель мощности системы поиска нелинейностей
Рефетека ру refoteka@gmail.com