Усилитель многоканальной системы передачи (стр. 2 из 6)

t_{пр мах} = t_{c мах} + R_пс·P_{kp max} = 40 + 120·0,24 = 68,8 ⁰С; (2.9).

Проверяем условие (2.8): 68,8⁰С < 0,9·135⁰С = 121,5⁰С. Все условия (2.6, 2.7, 2.8) были соблюдены, а так же в реальной схеме можно обойтись без теплосвода, так как условие (2.8) соблюдено.

Приведем параметры выбранного транзистора в виде таблице:

Таблица П.2.1.

Транзистор	Pk max, Вт	fh21, МГц	fT, МГц	Uкэ max, В	ik max, A	tп, 0C	Rпс, 0С/Вт	IКБ0, мкА	Ск, пФ	rб`Ck, пс	h21			h21 max/ min
											min		max
КТ629А	1,0	4,1	250	50	1,0	135	120	5	25	200	25	61	150	6,0

По найденным значениям U_кэ и I_к находим оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока.

R_н = x·U_кэ/x_iI_k = 15·0,8/0,8·16 = 937,5 Ом (2.13).

Где x - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзистора средней и высокой мощности), x = 0,7…0,8; x_i – коэффициент использования коллекторного тока x_i = 0,8…0,95.

Вычислим коэффициент трансформации выходного (КПД трансформатора равен 1):

; (2.14).

Проверим выполнение условие:

мВт > 1,2·P₂ = 1,2·60 = 70 мВт. (2.15)

Условие выполнено, переходим к следующему пункту.

2.3 Расчет необходимого значения глубины обратной связи.

Основное назначение ОС заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышении стабильности коэффициента усилителя. Требования по линейности оказываются, как правило, более жесткими и определяют необходимое значение глубины ОС.

(2.16).

где k_ГF = 0,04 - коэффициент гармоник усилителя с ОС, приведенный в задании параметров.

k_Г = коэффициент гармоник усилителя без ОС, который следует принять равным ориентировочно (2…3)%.

Нелинейные искажения усилителя определяются выходным каскадом, к входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала.

2.4 Определение числа каскадов усилителя и выбор транзисторов предварительных каскадов.

Для расчета общего числа каскадов N усилителя (рис 2.2) следует выбирать транзисторы предварительных каскадов из серии маломощных транзисторов, проверив их только по одному условию – частоте. Подходят все транзисторы p-n-p типа f_h21 ³ (1,5…3)f_В. В каскадах предварительного усиления целесообразно использовать одинаковые транзисторы.

При проектировании входного каскада следует выбирать условия работы, соответствующие малому значению коэффициента шума и, в частности обеспечивать оптимальное для транзистора входного каскада значение сопротивления источника сигнала. Поэтому связь цепи усиления с источником сигнала целесообразно делать трансформаторной (рис. 2.2). коэффициент трансформации входного трансформатора n` выбирается из условия получения оптимального по шумам сопротивления источника сигнала R_{Г1 опт} для транзистора входного каскада.

; (2.17).

Величина R_{Г1 опт} зависит от частотных свойств транзистора (R_{Г1 опт} = 200…500, при f_Т £ 0,1 ГГц; R_{Г1 опт} = 100…300, при 0,1£ f_Т £ 1 ГГц; R_{Г1 опт} = 50…150, при f_Т ³ 1 ГГц;).

Число предварительных каскадов усиления и типов транзисторов для них определяется следующими двумя критериями:

1) коэффициент усиления без ОС К должен быть достаточным для обеспечения заданного значения К_F при требуемой величине F;

2) транзисторы этих каскадов должны быть достаточно высокочастотными, чтобы выполнялись условия устойчивости (п.6).

Условие (1) выполняется, если

N ³ 1 + lgM/lg(b·h₂₁); (2.18).

Где M = n`R_вх(1+R₁/ R_вх)K_FF/[n``R₂(1-R₁/ R_{вх F})h_{21 N}]; (2.19).

b – коэффициент, учитывающий потери в межкаскадных цепях, b = 0,5…0,75; h₂₁ – параметр транзисторов предварительных каскадов, а h_{21 N} – параметр выходного транзистора. Входного сопротивление усилителя без ОС R_вх » h_11,1/(n`)², где h_11,1 = 300…3000 Ом. При согласовании входного сопротивления усилителя с внутренним сопротивлением источника сигнала (R₁ = R_вхF).

M = (h_11,1 + R_{Г1 опт})K_FF/(2n`n``R₂h_21N); (2.20).

Для выполнения условия (20) достаточно, чтобы:

; (2.21).

Производим выше приведенные расчеты:

M = (300 + 125)·60·50/(2· 2,5· 0,91·150·61) = 30,53; (2.20).

N ³ 1+lg30,53/lg[0,75·37] = 1 + 1 @ 2; Þ N = 2; (2.18).

; (2.21).

Все условия (2.18 … 2.21) были соблюдены.

Из выражения (2.18) определяем число каскадов, равное двум.

2.5 Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления.

Нестабильность коэффициента усиления связана с разбросом параметров элементов и отклонением режима работы активных элементов схемы из–за изменения температуры окружающей среды и напряжения источника питания. Поскольку режимы работы стабилизируются, а разброс номинальных значений пассивных элементов невелик, то основная нестабильность S_F вызывается значительным разбросом коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h₂₁.

.

Относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя с ОС в F раз меньше, чем относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя без ОС. Стабильность коэффициента усиления будет л удовлетворять требованиям технического задания, если

; (2.22).

Здесь S_F – результирующая относительная нестабильность коэффициента усиления, выраженная в дБ и соответствующая его изменениям от минимального до максимального значений; F_MS – местной ОС, а если ее нет, то F_MS = 1.

Проверим условие (2.22): F = 50 > 0,75·20·2(lg(70/20) + lg(150/25))/0,5 = 39,67.

Приведем в виде таблицы параметры выбранного транзистора:

Таблица П.2.2.

Транзистор	Pk max, мВт	fh21, МГц	fT, МГц	Uкэ max, В	ik max, мA	tп, 0C	Rпс, 0С/Вт	IКБ0, мкА	Ск, пФ	Rб`Ck, Пс	h21			h21 max/ min
											min		max
КТ363А	150	32,4	1200	15	30	150	0,7	0,5	2	50	20	37	70	3,5

Выбранный транзистор используется в предварительном каскаде усиления.

3. Выбор схемы цепи усиления и расчет по постоянному току.

3.1 Варианты схем включения каскадов.

Каскады между собой могут быть включены различными способами. Первый из этих способов – это гальваническая связь между каскадами, такой способ имеет ряд достоинств и недостатков. Достоинства заключаются в следующих факторах: экономия тока питания, улучшенная АЧХ, особенно в области нижних частот, и малые габариты, но такому методу включения каскадов присущ один недостаток – напряжения источника питания может не хватить. Выход из такой ситуации может быть следующим – использование разделительных конденсаторов, это в свою очередь приводит к ухудшению АЧХ в области низких частот, соответственно габариты схемы тоже вырастут, не только из-за разделительных конденсаторов, но из-за базового делителя напряжений.

В нашем случае, при трех каскадах усиления и источнике питания Е₀ = -24 В, целесообразно использовать гальваническую связь между каскадами, т.к. источник питания достаточно.