книги из ГПНТБ / Шапиро Д.Н. Основы теории и расчета усилителей высокой частоты на транзисторах

1 + А1. 141 _

tg <fu

(4.126)

1 + A*i

tg

I

i - я с т у п е н ь ____

\ М - я с т у п е н ь

п =

1 / ~ - Ш .

(1 -|- Aii)

(4.127)

V

gn

+ Ai. i+i)

ё д 1 ~

A1. i4 i

*

(4.128)

g li

2

ё Д 2 =

A2 i - l

(3.224)

g i 2

n fo8n (t +

A l

j)

(4.129)

4.5.

Примеры расчёта

ВыЗтраэм

транзистор типа Ш 02

в схеме с общим эмиттером при i3 =

= 1 м 2

и и с =

— 5

в.

Оэиенгируемея

на значения У-параметров этого тран­

зистора

на частоте

0,5

Мгц (см. приложение 1).

2 3 2

Кроме того,

считаем а = 0,95, г£Б> = 70 ом,

Д = 5.

Принимаем

Q . = 100..

табл. 2.2 можно получить

Задаёмся

К у = 0,8 . При этом согласно

ДF --- —

U i У С

= 23 кгц

.

V

y t

-

i

или bF — 4,95-10

:2 . Добротности Qx =

100

соответствует

ДРК= 4 ,6 5 кгц.

Согласно

(4.10) и (4.12) с

учётом

сказанного в пп. 8 и

11 находим:

К р с ,• =

600

(что

уже известно из табл.

2.2),

К р с п — 480;

К р в х ==3,2.

Отсюда

К р yc = 5,5-lOs . Не следует

удивляться

тому,

что значение К р вх

оказалось больше

единицы;

при расчёте согласно

указанию п.

11 мы отбро­

сили в

(4.12)

множитель

1(1 +

4 , ,). Как

будет видно из дальнейшего, за

счёт этого множителя действительное значение К р

оказывается

значительно

меньше

единицы,

значение

же

К р с п за

счёт

множителя ( 1 + 4 1п) оказы­

A 1N — 11,3.

Согласно (4 -8 )

М опт= 6 , 3 .

Приняв Л1з = Л1ЛГ == 11,6, найдём

гз

4.29)

v =

5,

после чего из (4.31) М/ф =

21.

Из (4.25)

М = 3 7 0

(что уже из­

вестно из табл. 2.1). Так как М > М.-0, то

принимаем Мрас = М.

Зная 4] и М рПС,

находим из (4.27)

4 2= 28,4.

Задаёмся

р2= 1

(непосредственное

включение

контура

в выходную цепь

транзистора).

Тогда

из

(4.34)

(+

=

1360 пф

и

из

обычных

соображений

LK = 85 мкгн. Эти значения можно считать приемлемыми.

Из (4.35)

pi =0,16.

Проверим

приемлемость

выбранных

4

и р с точки зрения (4.38). Ориен­

тируемся

на

схему

рис.

4.8а и

выбираем hl3 = — 7,

1г2з = 5. Полагаем,

что

удастся обеспечить к « 1 (используем сердечник с большим р).

Считаем,

что орган настройки включён в контур последовательно (хотя

при к — 1

следовало бы считать,

что он включён

параллельно, но

одновремен­

но с настройкой изменяется связь с последующим транзистором).

Согласно

(4.39)

Da =

20,9

и Z+ =

22.

Согласно (4.40) DMUH h_ 2 = 1 >48.

DMUH h , = 0 ,5 2 .

Отсюда

следует,

что

для

обеих

связей

(4.38)

удовлетворя­

ются, т. е. выбранные А и р

приемлемы.

из

(4.59)

J5,=2,2 мкгн.

Ищем

Ц .

Согласно (4.61) /гр,

= —256, после чего

Ищем

С.

Согласно

(4.58)

/г,.2 =

83,5,

после

чего из (4.56)

при а =

0 и

р2 = 1

следует

С =

1344

пф.

Можно

было

бы

найти С и как Ск — С22,

где

С22 =

b22/2 nf 0 =

16 пф.

Индуктивность Lx очень мала; из-за большого р. сердечника

могут быть

затруднения при её реализации. Поэтому

пробуем дополнительно

рассчитать

вариант связей, представленный на рис.

4.86, приняв h23 — — 7,

hl3 — 5.

Проверяем

приемлемость

выбранных

А

и

р

для этого варианта. Орган

настройки включён

здесь

в

контур

параллельно.

Поэтому приемлемость Л2

и р2

проверяем

по ф-ле (4.55)

Находим (1 + Aa)/|tg <р22| |Л23 +

1| = 0 ,7 ,

откуда

ясно,

что (4.55)

удовлетворяется.

Впрочем в этом

можно было бы

не сомне­

ваться, так как для связи

с предшествующим

транзистором

условия в схеме

рис. 4.86 должны быть лучше, чем в схеме рис.

4.8а

(за счёт параллельного

включения органа настройки).

Согласно

(4.41)

D 1 = 4 ,2,

а согласно (4.42)

DMUH h , = 0 ,5 3 .

Таким об­

разом,

и

здесь

(4.38)

удовлетворяются,

хотя

Dx в этом случае значительно

меньше,

чем в

схеме рис. 4.8а (ёмкостная связь

с этой точки зрения хуже

трансформаторной с к

1).

Рассматривая связь с предшествующим транзистором как автотрансфор­

маторную

с р =

1,

находим из (4.65а)

hp2 =

— 86,

после чего из (4.53)

L =

= Li =

84 мкгн.

Из

(4.58)

при £>1 =

4,2

находим

А,! =

47,7,

после чего из (4.56)

с а = 0

находим

Сх =

8300 пф и из (4.57) — С2 =

1620

пф.

принят,

находим

Независимо

от

того,

какой

из

вариантов схемы будет

(из 4.67) AFK ,- = 20,4

кгц,

что

соответствует QK t =

22,8. Это означает,

что

согласно

(4.6Э),

срединные контуры

следует

демпфировать сопротивлениями

Я д =

7,35 ком.

Входной

и выходной

контуры

шунтировать

не надо; их следует связать

с генератором и нагрузкой так,

чтобы вносимые в них сопротивления были

равны: Явн г =

9 ом (4.70),

Явн м =

9,55

ом (4.71).

Согласно

(4.12),

К р в х = 0,23.

Согласно

(4.10) и п. 8,

К р с п = 5730.

Так как

А г

во

всех

ступенях одно

и то же,

то для

первых двух ступеней

сохраняется

/< ^

=

600.

Перемножив,

получим

К р ус = 4 ,7 - 108,

что лишь

немного меньше ориентировочного значения, найденного в начале.

Согласно

(4.16),

К и т = 152,

а из

(4.18)

К и с =

21,5 для первых двух

ступеней

К и в х , К и_с.п

и Ки. ус

нельзя определить, не зная

Уг и Y н.

Допустим,

что

og = ob =

l ,

Ь \YU Г21|

=

0,2

и о |К21| =

0,2 .

При

этом

для обеих схем

рис. 4.8 получим:

из

(4.72) о / =

0 ,3 2 -0 ,5оД,

из (4.73) и (4.74)

Ку . м « н = 0.73,

Ку. макс =

0,87,

из

(4.76)

и

(4.77)

К р. с. мин =

°,53 *

е ,

К р . с . м а к с ^ ' М К р . с ’ из

(2-142) — bAF =

0,1.

Обратившись

к

рис.

1.20, мы видим,

чго изменение К у

от 0,73

до

0,87

изменяет К и1 КаЛ одной

ступени

в

худшем

случае (ф = 0 )

от 2,35

до 1,37,

2 3 4

При новом значении А 2 находим из (4.86) рг = 0,26.

0,54.

При этом зна­

Принимаем /г1э= /г 2э = — 5

и из (4 47)

находим к '=

чении к' и pj =

0,26

получаем

из рис.

3.4

(пр)1 =

0,56,

после

чего: из (4.90)

D x = 3 ,1 4 ,

из

(4.53)

L1 = Q,№SLK,

из (4.54) 1

2 = 0,557„,

из (4 .5 2 )7 =

= 0,887«,

из (4.44) DMUH_h A = 2,8.

Рис. 4.9.

Схема одной ступени усилителя

примера 2

Как видим,

условия

> DMUH =

3

и D x> DMUH h ,

выполняются.

Методом

последовательного приближения

ищем

7j

: и

72 i • Для

этого

принимаем сначала

hnl =

оо, к' =

/с = 0,5

и

из рис.

3.4 для

pj = 0,26 нахо­

дим

(яр)х =

0,53.

Далее:

из (4.53) 7,_, =

0,1287к> из (4.54)

72Л = 0,5927к,

из

(4.41) с заменой

оF

на

оF3 (1 -f- е2)

получаем 0

=

2,78,

из (4.52)

7

=

С;(.;

из (4.65)—hpl= —4,7. Воспользовавшись этим значением hp l ,

находим из (4.47)

к ' = 0 ,5 4 5 , после чего

из рис.

3.4 (пр)у =

0,57. Далее: из (4.53) 7 i.1=0,09357,,.

из (4.54) 72.i= 0,5557k, из (4.41) с заменой

bF на Ър (l-f-е2) получаем 0 = 3 ,2 8 ,

из

(4.52) 7 = 0,8777*,

из (4.65)

hp l= — 5,8.

С этим новым значением /г;)1 нахо­

дим

из (4.47)

к' = 0 ,5 3 5 ,

после чего из рис.

3.4

(np)t =

0,55. Далее: из (4.53)

С\.\

=

0,1027*,

из (4.54)

7 2л = 0 ,5 6 7 * ,

из (4.52) 7 =

0,97*.

Ясно,

что даль­

нейшие уточнения не имеют смысла.

Итак: 7 1Л = 0,17* =

0,08 мкгн, L2 , =

0,567* = 0,45 мкгн.

Следовательно,

имеем

окончательно:

Лх = 7 ,3 ,

р1 =

0,26,

Л2 = 8 , 2 ,

Рч. =

1-

Ищем значения ёмкостей и индуктивностей элементов схемы.

Так как в (4.91) для связи с предшествующим транзистором было обеспечено

равенство, то hp2 =

h23. С учётом этого

находим из

(4.53) для

второго (вход­

ного) контура пары 7, 2 =

0,64

мкгн.

По ф-лам (3.156) С1 = С2 =

10,2

пф,

Сгв =

3 пф.

По

ф-лам (4.93)

и (4.68):

ДК*.„.2 =

9,1

Мгц,

Q * .* 2 =

5 ,5 ,

ДFK h

, =

= 8,8

Мгц,

QK н 1=

5 ,7 .' Отсюда по

ф-ле

(4.69)

ЯД2 =

1,4 ком и

ЯД] =

=

1,5

ком.

По

ф-ле

(4.94)

R gH г =

R gH^м =

58

ом.

Пересчитав

это сопротивление в

сопротивление,

включённое параллельно

контуру, получим R a

=

R

=

=

1,1

ком.

‘

ПаР

Из (4.91 а)

Мрас =

47,4.

Из (4.13)

влг =

0,236. Из (4.11) К р. с_,■=

15

и

К р . с . п ~ 6 1 .

Перемножение

даёт

К р у с =

4,9-10*.

Как

видим,

несколько

увеличив Aj

и

Л2,

мы получили

К р у с , меньшее,

чем

в начале расчёта,

но

всё

же достаточное.

Из (4.16)

К и т =

15.

Из (4.18)

K „ . e, t =

3,9.

Согласно п. 24 из (4.72)

при og- =

£ 6 = 1

для второго эквизалентного кон­

тура пары получаем 6/э2 =

1,08-0,5оКэ , а для первого

контура of?1 =

0,52 X

233

Из обычных соображений

при

С* =

510 пф

находим

L, = 227 мкгн. Из

(4.35а)

hp2

= — 36. Из (4.53) L =

L1 = 2

2 0

мкгн.

Из.

(4.56)

Сг = 1800 пф. Из

(4.57)

С2 =

710 пф. Из (4.125)

Д F K H =

13,1

кгц.

Из

(4.68)

QK H = 35,5.

Приняв Q/c= 1 0 0 , находим

из

(4.69) Ид = 37 ком.

Рис. 4.11. Соединение ФСИ с -предшествую-

Рис.

4.12.

Непосредственное

щим транзистором при помощи контура

соединение ФСИ с последую­

щим

транзистором

по высокой

частоте

Найдём: 2g01/g n = 6,7;

6tgcpu =

6.

Следовательно, второе (4.109) вы­

полняется, и фильтр можно по высокой

частоте

включать

непосредственно

во входную цепь транзистора (рис. 4.12), если

принять согласно второму

(4.110)

1 + Ai 2= 6 ,7 , т. е. А 12 = 5 ,7 .

Против

такого

значения

Л,

2

возражений

нет.

1,4

ммо.

(710

ом)

Из (4.111) находим g-д, =

Контур последней ступени делаем таким

же

как

контур

связи с

ФСИ.

Следовательно, А2 3 = 15. Согласно (4.71)

из нагрузки в этот контур должно

быть внесено сопротивление

R eH н = 34,2

ом.

Осталось рассчитать ступень на трансформаторе.

Приняв в обоих

(4.55)

равенство и учтя, что оба а равны единице,

находим Л2 2 =

54,

7Ц 3 = 2 2 ,2 .

Далее, из (4.127) п = 0,16, из

(4.128)

= 6,4 ммо (157 ом)

и g д 2= 177 мкмо

(5,6 ком), из (4.129) Lj > 148л!кгя.

Найдём усиление, обеспечиваемое

рассчитанным

усилителем. Из (4.14а)

К р вх = 0,165, из (4.10) К р,сЛ = 2 0 8 ,

Кр,сЛ

= 1 7 3 ,

К р с 3

=1,15-100. Пере.

множив, получим К р ус = 6,8 5 -107,

т.

е.

большой

запас

по

усилению, но