29057-1 (Усилитель мощности для 1-12 каналов TV), страница 2

Схема Джиаколетто представлена на рисунке 3.3.7.

Рисунок 3.3.7 Схема Джиаколетто.

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

(2.9)

При чём и доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А так как справочные данные приведены при разных напряжниях, необходимо воспользоваться формулой перехода, котоая позволяет вычислить при любом значении напряжения Uкэ:

(2.10)

в нашем случае:

Подставим полученное значение в формулу :

, тогда

Найдем значения остальных элементов схемы:

, где (2.11)

– сопротивление эмиттеного перехода транзистора

Тогда

Емкость эмиттерного перехода:

Выходное сопртивление транзистора:

(2.12)

(2.13)

Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:

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

Рисунок 3.3.8 однонаправленная модель транзистора

Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.

Входная индуктивность:

,

где –индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из справочных данных.

Входное сопротивление:

, (3.3.4)

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

.

Выходная ёмкость- это значение ёмкости вычисленное в рабочей точке:

.

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].

Рисунок 3.3.9 эммитерная термостабилизация

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя , а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются .

Напряжение эмиттера выбирается равным . Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

мА.

А

Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле В. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

Ом;

Ом;

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].

Рисунок 3.3.10 Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . Затем производим следующий расчёт:

; (3.3.11)

; (3.3.12)

; (3.3.13)

; (3.3.14)

, (3.3.15)

где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

; (3.3.16)

; (3.3.17)

. (3.3.18)

Получаем следующие значения:

Ом;

мА;

В;

А;

А;

Ом;

Ом.

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.

Рисунок 3.3.11 Схема пассивной коллекторной термостабилизации

Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:

Выберем напряжение U_Rк=5В и рассчитаем значение сопротивления R_к.

З ная базовый ток рассчитаем сопротивление R_б

Определим рассеиваемую мощность на резисторе R_к

К ак 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.

1. 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 E_п. Так как E_п=U_к0, то соответственно U_к0 во всех каскадах берётся одинаковое, то есть U_{к0(предоконечного к.)}=U_{к0(выходного к)}. Мощность, генерируемая предоконечным каскадом должна быть в коэффициент усиления выходного каскада вместе с МКЦ(S₂₁₀) раз меньше, следовательно, и I_к0, будет во столько же раз меньше. Исходя из вышесказанного координаты рабочей точки примут следующие значения: U_к0= 15 В; I_ко=0.4/2.058= 0.19 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе P_к= U_к0 I_к0=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:

1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2. Постоянная времени цепи обратной связи пс;

3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;

5. Индуктивность вывода базы нГн;

6. Индуктивность вывода эмиттера нГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2. Постоянный ток коллектора А;

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.

нГн;

пФ;

Ом

Ом;

Ом;

пФ.

3.4.4 Расчёт цепи термостабилизации

Для входного каскада также выбрана активная коллекторная термостабилизация.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . Затем производим следующий расчёт:

; (3.3.11)

; (3.3.12)

; (3.3.13)

; (3.3.14)

, (3.3.15)

где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

; (3.3.16)

; (3.3.17)

. (3.3.18)

Получаем следующие значения:

Ом;

мА;

В;

А;

А;

Ом;

кОм

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

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 С_вых и f_в можно рассчитать элементы L₁ и C₁ .

Найдём – выходное сопротивление транзистора нормированное относительно и .

(3.5.1)

.

Теперь по таблице приведённой в [2] найдём ближайшее к рассчитанному значение и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ и .

Найдём истинные значения элементов по формулам:

; (3.5.2)

; (3.5.3)

. Гн; (3.5.4)

Ф;

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

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:

С_вых=5.5 пФ

R_вых=55 Ом

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

L_вх=3.8 нГн

R_вх=0.366 Ом

П ри расчёте будут использоваться коэффициенты:

, , , 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: и подставлении их в соответствующие формулы, из которых находятся нормированные значения элементов и преобразуются в действительные значения.