3. Расчет коэффициента нелинейности и напряжения шума ап1

3.1. Цели проектирования

В ТЗ требования по двухсигнальной избирательности заданы нормой на коэффициент интермодуляции 3-го порядка.

вызванный двумя помехами с амплитудами U_п1 и U_п2 и отстройками и . В общем случае K_им могут быть рассчитаны по следующим выражениям:

, где U_п1 – амплитуда помехи, ближе расположенной к частоте сигнала. Подбор транзистора АП1 и режима его работы с требуемым значением параметра нелинейности (ПНЛ) приводит к вариациям входной проводимости УРЧ g_вх а это, в свою очередь, к изменению коэффициента передачи входного устройства и чувствительности приёмника. В силу этого проектирование преселектора необходимо производить методом последовательного приближения.

3.2. Порядок проектирования

1блок. Выбор транзистора и начального режима его работы: начальных значений постоянной составляющей тока I_0нач, проводимости прямой передачи g₂₁₀, входной проводимости g₁₁, входной ёмкости С₁₁, оптимальной проводимости источника сигнала g_гопт, коэффициента шума АП1 K_шАП.

2Блок. Расчёт параметров входного устройства при выбранном режиме работы ап1.

В результате расчёта должны быть получены значения следующих величин, необходимых для дальнейшего проектирования:

• минимальное и максимальное значения коэффициента передачи входного устройства (K_0вхмин и K_{0вхмакс}) в пределах рассчитываемого поддиапазона.

• значение добротности Q_кэ и полосы пропускания на частотах настройки, соответствующих K_0вхмин и K_{0вхмакс}.

3блок. Проверка требований по двухсигнальной избирательности. Рассчитываем напряжения сигнала и помех на входе АП1 при настройке на f_0вх = f_макс:

где - ослабление i-ой помехи в одноконтурном входном устройстве при заданной отстройке . Значение обобщённой расстройки рассчитывается по выражению

Для определения параметра нелинейности необходимо рассчитать g₂₁₀*R, где g₂₁₀ значение проводимости прямой передачи(крутизны) в исходной рабочей точке, R – суммарное сопротивление в цепи эмиттера или истока транзистора, обуславливающее отрицательную обратную связь по переменному току.

Параметры α, r_б’, r_и’ берутся из справочных данных на транзистор. При их отсутствии принимаются средние значения α=0.97, r_б’ = r_и’ = 50 Ом.

Значение g₂₁₀ для биполярного транзистора принимается равным g₂₁₀ = 30* I₀, где I₀ – постоянная составляющая тока транзистора в исходном режиме.

4блок. Пересчёт параметров транзистора при изменении режима или введении резистора обратной связи.

При изменении режима по постоянному току в первом приближении можно считать, что изменяется только проводимость прямой передачи. Её новое значение определяется пропорциональным пересчётом:

для БТ: g₂₁₀ = g_210нач*(I₀/I_0нач), где g_210нач – значение параметра в начальном режиме (при I_0нач).

При введении резистора обратной связи заметно изменяются также входная и выходная проводимости. Новые значения параметров АП1:

= g₂₁ = g₂₁₀/F, g_вх = g₁₁₀/F, g_вых = g₂₂₀/F, где F = 1 + g₂₁₀*R – глубина ООС, индекс «0» имеют параметры при отсутствии обратной связи.

Коррекцию параметров АП1 рекомендуется начать с введения резистора в эмиттерную цепь. Если при этом становится меньше 3…5 мСм, следует изменить режим по постоянному току.

Рассчитываем новое значение g_гопт = (3…10)g_вх и повторяем расчёт входного устройства.

5блок. Расчёт напряжения шума АП1.

При rэ < r’_б используем справочные данные K_шмин и g_гопт и определяем K_шАП1 в реальной схеме:

, где g_г – эквивалентная проводимость генератора, известная из расчёта входного устройства.

Рассчитываем квадрат суммарного напряжения шума на входе АП1, создаваемого транзистором и проводимостью g_г:

, где k = 1.38*10^-23 Дж/К, T₀ = 293 К, - полоса пропускания тракта ПЧ приёмника.

Рассчитываем получившееся значение U_швх1 = .