Мир Знаний

Методика расчета схем амплитудных ограничителей (стр. 3 из 4)

где

– эквивалентная резонансная проводимость коллекторного контура без учета действия диодов;

, (2–7)

– приведенный коэффициент усиления каскада при закрытых диодах, при котором за выходной сигнал принимается напряжение на всем контуре;

– максимальная амплитуда входного сигнала, при которой диоды еще закрыты. Необходимый коэффициент включения контура в коллекторную цепь транзистора определяется равенством

. (2–8)

С учетом сказанного можно составить методику расчета амплитудной характеристики каскада, Задаваясь определенным значением

определяют амплитуду выходного сигнала на контуре

. (2–9)

Затем по (2–6) вычисляют соответствующую ему амплитуду входного сигнала. Такие расчеты выполняют для

от 0 до 0,3–0,4В через 0,05 В. По полученным данным строят амплитудную характеристику и по ней определяют основные характеристики ограничителя амплитуды в соответствии с обозначениями, принятыми на рис. 2.2. Пороговое напряжение Uпор находят по точке П характеристики, соответствующей примерно (0,8–0,9) Uвых mах. Амплитуду исходного входного сигнала вычисляют по формуле:

, (2–10)

полагая mn≈0,5. Коэффициент модуляции сигнала помехой вычисляют по формуле:

, (2–11)

а коэффициент ограничения по равенству:

. (2–12)

Наиболее приемлемые характеристики ограничителя амплитуды получаются, если брать Е3= 0,3 ÷ 1,0 В и обеспечивать наибольшее приведенное усиление каскада. Последнее получается, если эквивалентная проводимость контура будет наименьшей для обеспечения нужной полосы пропускания детектора ЧМС. Чем меньше Е3и больше

, тем меньше порог ограничения, но и меньше амплитуда выходного сигнала.

Рисунок 2.2 – Основные характеристики ОА

2.3 Методика расчета транзисторных ограничителей амплитуды

Схема транзисторного ограничителя амплитуды приведена на рис. 2.3 (первый каскад. Транзистор T1 и два связанных контура). Для уменьшения порогового напряжения и увеличения коэффициента ограничения транзистор работает при пониженном коллекторном напряжении 2–3 В за счет использования делителя напряжения, состоящего из резисторов RKl и RK2. Для достаточно стабильной работы сопротивления этих резисторов определяют из уравнений:

, (2–13)

в которых

– коллекторный ток транзистора в рабочей точке A (рис. 2.2). При этом ток, потребляемый каскадом от источника питания, будет
. Сопротивление резистора фильтра выбирают равным 0,5–1 кОм, а коэффициент включения контура в коллекторную цепь удовлетворяющим неравенству

(2–14)

Рисунок 2.3 – Электрическая принципиальная схема транзисторного ограничителя амплитуды

– эквивалентная проводимость первого коллекторного контура. Емкость конденсатора фильтра вычисляют по (2–2). Сопротивление базового резистора определяют по формуле:

. (2–15)

Амплитудная характеристика (рис. 2.5) определяется по следующей методике. Выбирается напряжение питания коллекторной цепи EкG,; и на поле выходных характеристик (см. рис. 2.4) строится нагрузочная характеристика 1 по постоянному току. Она проходит через точку Д, которой соответствует напряжение Eк0 на оси абсцисс, под углом α определяющимся равенством

. (2–16)

Рисунок 2.4 – Амплитудная характеристика AO

На этой характеристике выбирают рабочую точку А, соответствующую примерно середине отрезка ГД и находящуюся на характеристике, для которой

, (2–17)

Определяют для нее токи

и
. Через точку А проводят нагрузочную характеристику для переменного тока 2 с углом наклона а2, соответствующим уравнению

(2–18)

и определяют точки Б и В, а по ним соответствующие им токи

и
. Переносят точки А, Б и В на входную характеристику транзистора с напряжением UКЭ, наиболее близким к выбранному режиму, и определяют напряжения UБЭ А, UБЭ Б и UБЭ В вычисляют максимальную амплитуду входного сигнала итах.лв линейном режиме, до которой ограничитель практически работает как усилитель и его амплитудную характеристику можно считать прямолинейной. При этих значениях входного сигнала амплитуда напряжения на первом коллекторном контуре определяется равенством

(2–19)

Проводимость прямой передачи в рабочей точке определяется приближенным равенством

(2–20)

где

и
– параметры транзистора. Когда амплитуда входного сигнала превышает Umax. л, транзистор работает с отсечкой обоих полупериодов коллекторного тока и выходной сигнал соответствует уравнению

(2–21)

Коэффициент Н определяется графиком на рис. 2.5. Он представляет собой часть амплитудной характеристики ограничителя, работающего в нелинейном режиме. Из нее следует, что пороговое напряжение ограничителя

(2–22)

а выходное напряжение при


. (2–23)

Рисунок 2.5 – Амплитудная характеристика AO, работающего в нелинейном режиме

2.4 Примеры расчетов ограничителей амплитуды

2.4.1 Пример расчета диодного ОА

Рассчитать параметры диодного ограничителя амплитуды на транзисторе ГТ308В при fпр = 8,4 МГц и Ек= 9 В. Селективной системой служат два связанных контура дифференциального детектора. Первый из них изображен на рис. 2.1, а второй для упрощения схемы не показан.

Выбираем диоды Д9Б (Snp = 0,01 См, Ri= 100 Ом, γ = 20 1/В). Зададимся напряжением запирания Е3= 0,5 В, током потенциометра Iп = 0,5 мА и рабочей точкой транзистора при Iк = 1 мА и UK3= 5 В (Y21 = 0,035 См, С12= 1 пФ). Согласно формулам (2–1) получем:

(выбираем резисторы сoпротивлением 330 Ом, 16 кОм и 1 кОм соответственно). Параметры остальных элементов схемы вычисляем, используя приведенную методику.

По (2–24) вычисляем устойчивый коэффициент усиления транзистора:

. (2–24)

. Эквивалентная проводимость контура
. По (2–7) получаем
. Из равенства (2–8) находим коэффициент включения контура в коллекторную цепь рк= =11,5/416 = 0,028. Находим проводимость шунтирующего сопротивления коллекторной цепи:
(Rш= 13 Ом). По (2–2) вычисляем Ср=10/(8 400 000
13) = 9
10-8 Ф. При Uд = 0 из равенства (2–10) находим
. Зададимся Uтд =0.5 B, тогда γUmд =200
0,05= 1 и по [3] получаем θ=0,57. Из уравнения (2–3) вычисляем gвх =