Расчет урч с трансформаторной связью с нагрузкой

Определим собственную частоту коллекторной цепи в режиме удлинения:

. (2.2.1)

Определим собственную частоту коллекторной цепи в режиме укорочения:

, (2.2.2)

где k_удл – коэффициент удлинения (укорочения).

k_удл = 1,5 – 4,0 – для режима укорочения;

k_удл = 1,2 – 2,0 – для режима удлинения.

Следует учитывать, что чем больше значение k_удл, тем меньше изменится коэффициент усиления в пределах поддиапазона, но при этом уменьшается усиление каскада.

При выборе транзисторов каскодной схемы в качестве исходного требования является: диапазона.

Исходя из этого требования, граничные частоты обоих транзисторов должны превышать рабочую частоту диапазона как минимум в два раза. Для выравнивания в пределах поддиапазона коэффициента усиления всего каскада преселектора целесообразно выбирать режим в УРЧ обратный режиму, который применен во входном устройстве.

Определяем индуктивность катушки связи:

, (2.2.3)

где f_0К – частота коллекторной цепи, кГц;

С_С – суммарная емкость, подключенная к катушке связи, пФ;

L_СВ – индуктивность связи, мкГн.

В режиме укорочения:

С_С = C_22VT2 + C_L + C_M. (2.2.4)

В режиме удлинения:

С_С = C_22VT2 + C_L + C_M + C_ДОП, (2.2.5)

где C_22VT2 – выходная емкость биполярного транзистора;

C_L – паразитная емкость витков катушки связи (табл. 2.1.1, 2.1.3);

C_M – емкость монтажа.

C_ДОП – дополнительная емкость, включаемая для выбора требуемой величины f_0К в режиме удлинения.

Значение C_ДОП выбирают так, чтобы L_СВ была одного порядка с индуктивностью контура L_К.

Определим параметры резонансного контура. Применим в преселекторе РПУ идентичные контуры. Тогда параметры контура УРЧ можно рассчитывать, воспользовавшись формулами расчета входного устройства.

Определим параметр связи P₀, характеризующий связь между катушками L_СВ и L_К. Он определяется, исходя из условий:

- обеспечение устойчивости работы каскада;

- увеличение затухания контура не более чем на 25%, т.е. допустимо ухудшение избирательности и уменьшение усиления.

Согласно первому условию:

, (2.2.6)

где G₀ – собственная резонансная проводимость контура;

ω_{0 max} – максимальная частота поддиапазона;

С_ПР – проходная емкость составного транзистора;

S' – общая крутизна составного транзистора;

f_0К – собственная частота коллекторной цепи;

f_0ПД – максимальная частота поддиапазона.

Собственная резонансная проводимость контура:

. (2.2.7)

Проходная ёмкость составного транзистора:

, (2.2.8)

где С_12И – проходная емкость полевого транзистора;

0,01С_К – проходная емкость транзистора по схеме ОБ;

С_К – выходная емкость VT2 по схеме с ОЭ.

Общая крутизна составного транзистора:

S' = S_VT1 · Y_21БVT2 ≈ Y_21БVT2, (2.2.9)

где S_VT1 – крутизна характеристики полевого транзистора;

Y_21БVT2 – крутизна биполярного транзистора по схеме с ОБ.

, (2.2.10)

где h_21Э и h_11Э – параметры транзистора (выбираются по справочнику).

В случае, если параметр h_11Э не задан в справочной литературе, он рассчитывается по входным характеристикам транзистора:

. (2.2.11)

Согласно второму условию:

, (2.2.12)

где , R_i – внутреннее сопротивление усилительного прибора

(R_i = 10⁴ – 10⁶ Ом).

Из двух полученных значений P₀ для расчета выбирается наименьшее.

Определим коэффициент взаимоиндукции:

. (2.2.13)

Определим коэффициент связи:

. (2.2.14)

Коэффициент связи должен 0,7 ввиду трудности практической реализации.

Определим резонансный коэффициент усиления каскодной схемы для трех частот поддиапазона │f_0minПД, f_{0СР ПД}, f_0maxПД│:

Для режима укорочения:

; (2.2.15)

Для режима удлинения:

, (2.2.16)

где – результирующая проводимость контура;

.

Добротность контура:

, (2.2.17)

где - характеристическое сопротивление контура;

;

;

;

Ом.

По полученным значениям К₀ строится график зависимости К₀ = φ(f).

Определим полосу пропускания контура:

. (2.2.18)

Расчет полосы пропускания контура ведется для трех частот поддиапазона.

Рассичитываем ослабление побочных каналов приема.

Ослабление по зеркальному каналу:

. (2.2.19)

Ослабление по каналу промежуточной частоты:

, (2.2.20)

где f₀ – максимальная частота рабочего диапазона;

m – число одиночных контуров в каскадах УРЧ.

Расчет элементов схемы полевого транзистора.

Основной задачей расчета является выбор рабочих точек усилительных приборов составного транзистора. Это достигается путем расчета элементов схемы как для полевого транзистора, так и биполярного транзистора, включенного по схеме с ОБ. Как уже было сказано выше, должно выполняться условие - ток стока (I_CVT1) полевого транзистора должен быть равен току эмиттера (I_ЭVT2) биполярного транзистора.

Резистор затвора:

R_З = (10 ÷ 20)R₀, (2.2.21)

где R₀ = ρ·Q₀.– резонансное сопротивление контура входного устройства;

Q₀ - добротность контура;

Q₀ = 40 – 80 в диапазоне частот 1,5 – 6 МГц;

Q₀ = 50 – 120 в диапазоне частот 6 – 30 МГц.

На практике: R_З = 200 – 1000 кОм.

Разделительная ёмкость С_Р:

С_Р ≥ (20 ÷ 50)·С_11Э. (2.2.22)

Сопротивление резистора в цепи истока, которое определяет рабочую точку транзистора R_И:

, (2.2.23)

где I_{С НАЧ} – ток стока начальный;

U_ЗИ – напряжение между затвором и истоком транзистора;

I_{С НАЧ}, U_ЗИ – выбираются из справочной литературы.

Ёмкость С_И, шунтирующая R_И:

, (2.2.24)

где f_min – минимальная частота поддиапазона;

R_И – резистор в цепи истока.

Расчет элементов схемы биполярного транзистора.

Сопротивление R₂:

. (2.2.25)

Предварительно выбираем U_CVT1 = U_KVT2 = 0,5E_K,

где U_{Б0 VT2} – напряжение смещения на базе;

U_{C VT1} – напряжение стока;

I_Д – ток в цепи делителя напряжения;

I_Д = (2 ÷ 7)·I_{Б0 VT2}.

Сопротивление R₁:

, (2.2.26)

где E_K – напряжение источника питания;

ΔЕ_Ф = (0,1 – 0,2)·Е_К – падение напряжения на резисторе фильтра (R_Ф).