Расчет усилителя промежуточной частоты:
Одним из возможных вариантов выполнения УПЧ является использование в межкаскадных цепях простых однотипных селективных LC резонансных систем. Эти цепи в усилителях промежуточной частоты необходимы для осуществления частотно-избирательной функции приемника и передачи принимаемого сигнала по возможности с минимальными потерями.
Простейшей межкаскадной цепью в УПЧ может быть одиночный резонансный контур LC, настроенный в резонанс на центральную частоту полосы пропускания усилителя (резонансные УПЧ).
В ходе предварительного расчета для использования в каскадах УПЧ был выбран полевой транзистор КП305А.
Рисунок 5. Схема одного каскада усилителя промежуточной частоты.
fпр=50·106 Промежуточная частота.
Kтр=19,851 Требуемый коэффициент усиления.
Kуст=23,5 Максимальный коэффициент устойчивого усиления.
Rвх_сл=0,9·103Ом Входное сопротивление следующего каскада.
E=10В Напряжение питания.
I0=5·10-3А Ток стока в типовом режиме.
Y21=0,068 Крутизна проходной характеристики транзистора.
Rвых=2·104А Сопротивление сток-исток на промежуточной частоте.
Свых=5·10-12Ф Выходная емкость в схеме с общим истоком.
Свых=5·10-12Ф Входная емкость в схеме с общим истоком.
Rвх=1010А Сопротивление затвор-исток на промежуточной частоте.
Qэ=55 Эквивалентная добротность контура.
∆fск=10·103Гц Расстройка соседнего канала.
Электрический расчет каскада
Определяем коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением следующего каскада и выходным сопротивлением транзистора, допустимый из условий устойчивости и обеспечения заданной эквивалентной добротности контура
Определяем необходимые конструктивные и эквивалентные затухания контура
d=ψ/Qэ=0,015
dэ=1/Qэ=0,018
Находим характеристическое сопротивление контура, принимая коэффициент включения в цепь коллектора m1=1 (полное включение):
ρ=0,5·Rвых·(dэ-d)=29,62
Минимально допустимая эквивалентная емкость контура:
Cэ=1/2π·fпр·ρ=1,791·10-10
Вычисляем коэффициент включения контура со стороны последующего каскада (эта же величина определяет коэффициент включения контура на вход следующего каскада при автотрансформаторной связи)
Общая величина емкости емкостного делителя при емкостной связи (при автотрансформаторной связи общая величина емкости контура, которую нужно выбрать по ГОСТ):
Cк= Cэ-m22·Cвых=1,789·10-10Ф
Величины емкостей делителя:
Cк2= Cк/m2-Cвх=8,383·10-10Ф
Ск1=(Cк2+ Cвх)·Cк/(Cк2+Cвх-Cк)=2,176·10-10Ф
Действительная эквивалентная емкость контура с емкостной связью (при автотрансформаторной связи:
Сэкв=Свых·m12+Ск+m22·Свх=2,178·10-10Ф
Определяем индуктивность контура:
Lк=1/((2π·fпр)2·Сэкв)=1,292·10-7Гн
Характеристическое сопротивление контура после выбора емкостей:
ρ=1/(2π·fпр·Сэкв)=24,355
Резонансный коэффициент усиления:
K0=Y21·ρ·Qэ·m1·m2=19,323
Так как K0=19,323>Kтр=19 и K0=19,323<Kyст=20.5, расчет произведен правильно.
Задаемся сопротивлением развязки из условия допустимого падения напряжения на элементах фильтрации питающих напряжений Rф=510 Ом и определяем емкость фильтра:
Cф=2/(fпр·Rф)=1,307·10-10Ф
Рассчитываем избирательность УПЧ по соседнему каналу. Для одиночного контура уравнение характеристики избирательности:
σск_дБ=5,833·10-3дБ
Для n-каскадного УПЧ:
Вычисляем полосу пропускания УПЧ:
Начальное значение индекса переменной.
j=1
Уровень, по которому считается полоса пропускания (в дБ).
σдБ_П=3
Значение индекса на границе полосы пропускания:
∆j=1,186·10-3
Полоса пропускания n-каскадного УПЧ:
П=2·∆j·df=2,373·105