Пример 2.2

Рассчитать УРЧ с трансформаторной связью с нагрузкой. Схема УРЧ показана на рис. 2.2.1.

Для проектирования необходимы следующие исходные данные:

- рабочий диапазон: 1,5 – 30 МГц;

- рабочий поддиапазон: 1,5 – 3 МГц;

- добротность контуров нагрузки УРЧ: Q = 50;

- добротность контуров преселектора: Q_ПС = 50;

- номинал промежуточной частоты f_пр1 = 42,5 МГц;

- число контуров в преселекторе: m = 4;

- напряжение источника питания: Е_К = 10 В.

Определяем собственную частоту коллекторной цепи в режиме укорочения:

f_0К = f_{0max ПД} · k_удл = 3 · 4 = 12 МГц.

Выбираем транзисторы:

VT1: полевой КП 305Д (приложение Е).

f_ГР > 30 МГц;

С_СVT1 ≈ 3 пФ;

S = 8 мА/В;

С_12И = 0,8 пФ;

С_11И = 5 пФ;

I_С = 2 мА.

VT2: биполярный ГТ 310 (приложение Е).

f_h21Э > 100 МГц;

С_К = 4 пФ;

h_21Э = 20 Ом;

h_11Э = 38 Ом;

I_Э = 2 мА.

Крутизна биполярного транзистора:

А/В.

Определим индуктивность катушки связи:

мкГн.

Результирующее значение емкости:

С_С = С_К + С_L + C_M = 4 + 10 + 10 = 24 пФ.

Определим параметры резонансного контура - нагрузки УРЧ:

С_Эmin = C_min + C_L + C_M + C_{П СР} + С_К = 7 + 5 + 10 + 5 + 4 = 31 пФ;

С_Эmax = C_Эmin · k²_пд = 31 · 2² = 124 пФ;

мкГн.

Определим параметр связи P₀ по первому условию:

где ;

пФ;

S' ≈ У_21БVT2 = 0,5 А/В;

Ом.

Согласно второму условию:

.

Выбираем P₀ = 0,008.

Определим коэффициент взаимоиндукции:

M = P₀ · L_Э = 0,008 · 91 = 0,73 мкГн.

Определим коэффициент связи:

.

Определим резонансный коэффициент усиления каскодной схемы для f_0minПД, f_0maxПД.

На минимальной (нижней) частоте поддиапазона:

,

где ;

Ом;

;

;

;

Q_C = 0,5 · Q = 0,5 · 50 = 25.

На максимальной (верхней) частоте поддиапазона:

,

где ;

Ом;

;

.

Результаты отражаем на графике (рис. 2.2.4).

Рис. 2.2.4. Зависимость резонансного коэффициента усиления от частоты.

Определим полосу пропускания контура на нижней и верхней частоте поддиапазона:

МГц;

МГц.

Произведем расчет ослабления побочных каналов приема.

Рассчитаем ослабление по зеркальному каналу:

Рассчитаем ослабление по каналу промежуточной частоты:

Далее определим элементы схемы при выполнении условия равенства токов: I_CVT1 = I_ЭVT2 = 2 мА.

Рассчитаем величину резистора затвора полевого транзистора VT1:

R_З = (10 ÷ 20)R₀ = 10 · 344 = 3,44 МОм;

R₀ = ρ · Q₀ = 8,6 · 40 = 344 кОм;

кОм.

Определим емкость разделительного конденсатора:

С_Р = (20 ÷ 50)С_11И = 50 · 5 = 250 пФ.

Для выбора рабочей точки полевого транзистора берем напряжение:

U_ЗИ = 0,5 В.

Сопротивление резистора в цепи истока:

Ом.

Определим емкость, шунтирующую резистор в цепи истока:

пФ.

Произведем расчет элементов схемы биполярного транзистора.

Предварительно выбираем: U_CVT1 = U_KVT2 = 0,5 · E_K = 5В.

Рассчитаем значения сопротивлений R₁ и R₂:

кОм.

I_Б0 = 0,05 · I_Э = 0,05 · 2 = 0,1 мА;

I_Д = 7 · I_Б0 = 7 · 0,1 = 0,7 мА;

кОм;

Ом;

ΔE_Ф = 0,1 · E_к = 0,1 · 10 = 1 В.

Приложение а Разделение спектра радиочастот на диапазоны

Номер полосы спектра частот	Обозначение полосы	Диапазон частот (длин волн)	Метрическое название диапазона. Области применения
4	ОНЧ	3-30 кГц (100 -10 км)	Мириаметровые волны (сверхдлинные). Радиотелеграф, связь, радионавигация
5	НЧ	30-300 кГц (10 -1 км)	Километровые волны (длинные). Радиотелеграф, связь, радионавигация, радиовещание
6	СЧ	300-3000 кГц (1000 – 100 м)	Гектометровые волны (средние). Радиовещание, авиационная связь
7	ВЧ	3-30 МГц (100 -10 м)	Декаметровые волны (короткие). Радиосвязь (телефон, телеграф, фототелеграф), радиовещание, радионавигация
8	ОВЧ	30-300 МГц (10-1 м)	Метровые волны (ультракороткие). Телевидение, радиосвязь, радиорелейные линии связи, радиовещание
9	УВЧ	300-3000 МГц (100-10 см)	Дециметровые волны. Телевидение, космическая радиосвязь, радиорелейные линии связи
10	СВЧ	3-30 ГГц (10 -1 см)	Сантиметровые волны. Космическая радиосвязь, радиорелейные линии связи, спутниковое телевидение
11	КВЧ	30-300 ГГц (10-1 мм)	Миллиметровые волны. Космическая радиосвязь, радиотелескопы
-	-	300-3000 ГГц (1- 0,1 мм)	Децимиллиметровые волны.