Ермишина / папка / Downloads / Методические тр

11

кальному каналу и каналу прямого прохождения. Затем рассчитываем эквивалентную полосу Πкэ каждого контура, собственное затухание dк, эк-

вивалентную ёмкость Скэ, полосу пропускания изолированного контура

Πк = f0dк и его проводимость gк = 2πCкэΠк .

2.Определяем коэффициент расширения полосы пропускания ВЦ

нансный коэффициент передачи K0ВЦ. Затем определяем индуктивность контурной катушки Lк и собственную ёмкость колебательного контура Ск.

3. В случае использования трансформаторной либо емкостной связи контура ВЦ с антенной и УРЧ рассчитываем параметры элементов связи.

При трансформаторной связи (рис. 2,а) коэффициент включения равен m = M Lк , где M – взаимная индуктивность. Индуктивность катушки

та связи kсв.

При внутриемкостной связи (рис. 2,б) коэффициент включения определяется как коэффициент передачи емкостного делителя и равен

4. Проводим расчёт каскада УРЧ. Если коэффициент расширения по-

12

лосы невелик ( γУРЧ <10…20), то следует попытаться реализовать режим

максимальной передачи или режим согласования. При этом необходимо обеспечить выполнение условий физической реализуемости выбранного режима. Для расчёта коэффициента устойчивого усиления задаёмся значением коэффициента устойчивости 0,8…0,9. В том случае, когда оба режима оказываются физически нереализуемыми, переходим к режиму ограниченного усиления. В результате расчёта находим значения резонансного коэффициента усиления, коэффициентов включения и, если необходимо, проводимости шунтирующего резистора. В случае большого коэффициента расширения полосы ( γУРЧ >10 ) расчёт каскада УРЧ проводится

для режима непосредственного включения. При этом проводимость шунтирующего резистора определяется по формуле gш = gкэ(2) − gк(2) − gн − g22 .

Отрицательное значение gш означает, что данный режим нереализуем и расчёт следует проводить для режима максимального усиления.

Замечания: 1) при расчёте коэффициента усиления УРЧ и коэффициента устойчивого усиления полученные значения следует округлить до одного знака после запятой; поскольку расчёт этих коэффициентов является приближённым, то вывод о неустойчивости работы усилительного каскада следует делать только в том случае,

когда K0 УРЧ превышает Kуст более чем на 10 %; 2) при использовании режима ог-

раниченного усиления проверять устойчивость работы УРЧ не требуется, т.к. формулы (31), (32) для коэффициентов включения уже содержат в себе это условие.

5.Определяем индуктивность контурной катушки и собственную ёмкость колебательного контура усилительного каскада.

6.Определяем коэффициент передачи преселектора K0 прес = K0 ВЦK0 УРЧ .

7.Проводим расчёт элементов схемы питания транзистора по постоянному току, цепей термостабилизации и элементов развязывающих фильтров и блокировочных ёмкостей.

8.Если на средней точке базового делителя имеется напряжение сигнала (как, например, в схеме на рис. 1,в для первого транзистора), то оцениваем влияние проводимости gд базового делителя на параметры конту-

ра ВЦ. Если gд =1 Rд1 +1 Rд2 << g11 , то дополнительным шунтированием

со стороны базового делителя можно пренебречь. В противном случае пересчитываем параметры ВЦ, заменив g11 на g11 + gд .

9. В заключение электрического расчёта изображаем электрическую схему преселектора в соответствии с требованиями ЕСКД и указываем на ней номиналы элементов. Проводимость нагрузки Yн показывать на схеме не следует, т.к. она не является элементом преселектора.

13

Приложение 1

Расчёт вспомогательных элементов каскада УРЧ на биполярном транзисторе

Расчёт сопротивления резисторов

7.Задаём величину тока базового делителя Iд ≈10IБ0 .

8.Рассчитываем сопротивление нижнего резистора базового

Аналогичным образом рассчитываются элементы каскодной схемы с параллельным питанием (рис. 1,в). Для упрощения расчёта для транзисторов VT1, VT2 можно использовать одинаковый режим по постоянному току и принять сопротивление резистора R в цепи коллектора первого транзистора равным сопротивлению резистора фильтра Rф.

Расчёт ёмкости разделительных и блокировочных конденсаторов

Значения ёмкости разделительных и блокировочных конденсаторов задаются таким образом, чтобы на частоте сигнала их емкостное сопротивление было бы много меньше (в 100 и более раз), чем суммарное сопротивление тех цепей, к которым подключены эти конденсаторы.

Ёмкость блокировочного конденсатора Cб на схемах рис. 1,а,б,г,

обеспечивающего на частоте сигнала короткое замыкание нижней точки колебательного контура ВЦ на «землю», рассчитывается по формуле

где RА =1/ gА – эквивалентное сопротивление антенны; Rвх. ВЦ =1/ gвх. ВЦ –

мость ВЦ. Здесь не учитывается влияние резисторов базового делителя, поскольку их результирующее сопротивление Rд1 || Rд2 обычно много

больше суммарного сопротивления RА + Rвх. ВЦ . В режиме согласования gвх. ВЦ = gА , поэтому ёмкость блокировочного конденсатора можно рас-

Ёмкость разделительного конденсатора Cр1 на схемах рис. 1,а,б,г, включённого между антенной и контуром ВЦ, рассчитывается по такой

15

же формуле. Ёмкость разделительного конденсатора Cр1 на схеме рис. 1,в,

включённого между контуром ВЦ и усилительным каскадом, рассчитывается по формуле

где Rвх. УРЧ ≈1/ g11 – входное сопротивление каскада УРЧ.

Ёмкость разделительного конденсатора Cр2 , включённого на выходе УРЧ, рассчитывается аналогично:

= 100gн Cр2 2πf0 .

Ёмкость блокировочного конденсатора CЭ в цепи эмиттера рассчитывают исходя из того, что абсолютная величина выходной проводимости транзисторасостороныэтогоэлектродавсхемес ОЭприблизительно равна Y21 :

C 100 Y21 .

Э = 2πf0

Ёмкость конденсатора фильтра рассчитывается по формуле

= 500

Cф 2πf0 Rф .

Для каскодной схемы с параллельным питанием (рис. 1,в) ёмкость разделительного конденсатора Cр2, включённого между транзисторами, задаётся такой величины, чтобы на частоте сигнала её проводимость была бы много больше входной проводимости транзистора VT2, включённого по схеме с общей базой. При включении с ОБ входная проводимость транзистора приблизительно равна Y21 , поэтому ёмкость разделительного

конденсатора рассчитывается по формуле

C 100 Y21 .

р2 = 2πf0

Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи базы транзистора VT2 рассчитывают исходя из суммарной проводимости параллельно соединённых (по высокой частоте) резисторов базового делителя этого транзистора:

16

Приложение 2

Y-параметры транзистора, включённого по схеме с общей базой, и пары каскодно-соединённых транзисторов

Y-параметры транзистора, включённого по схеме с общей базой, выражаются через Y-параметры в схеме с общим эмиттером следующим образом:

Y11ОБ =Y11ОЭ +Y12ОЭ +Y21ОЭ +Y22ОЭ,

Y12ОБ = −(Y12ОЭ +Y22ОЭ ),

Y21ОБ = −(Y21ОЭ +Y22ОЭ ),

Y22ОБ =Y22ОЭ .

Пару каскодно-соединённых транзисторов можно рассматривать как один активный элемент, имеющий следующие эквивалентные Y-параметры:

Y11к =Y11ОЭ − Y12ОЭY21ОЭ ,

YΣ +Y22ОЭ

Y12к = Y12ОЭ(Y12+ОЭ +Y22ОЭ) ,

YΣ Y22ОЭ

Y21к = Y21ОЭ(Y21+ОЭ +Y22ОЭ) ,

YΣ Y22ОЭ

Y22к =Y22ОЭ − (Y12ОЭ +Y22ОЭ+)(Y21ОЭ +Y22ОЭ) .

YΣ Y22ОЭ

Здесь YΣ =Y11ОЭ +Y12ОЭ +Y21ОЭ +Y22ОЭ .

18

В нижней части окна указываются имена переменных, значения которых откладываются по горизонтальной (X Expression) и вертикальной (Y Expression) осям графика. Для графика входной характеристики это соответственно напряжение между базой и эмиттером Vbe(VT1) и ток базы Ib(VT1) транзистора VT1, а для графика проходной характеристики – напряжение Vbe(VT1) и ток коллектора Ic(VT1). Моделирование проводится при установленной по умолчанию стандартной температуре +27° C.

Измерение малосигнальных Y-параметров транзистора производит-

ся в режиме анализа по переменному току (Analysis>AC). На модели определяются значения модуля, а также действительной и мнимой частей Y-параметров (т.е. активной и реактивной составляющих проводимостей). В системе Micro-Cap для модуля, действительной и мнимой частей комплексных величин используются следующие обозначения:

Mag(z) – модуль z;

Re(z) – действительная часть z; Im(z) – мнимая часть z.

Таким образом, для построения графика зависимости модуля крутизны транзистора от частоты в графе Y Expression следует записать

Mag (Ic(VT1)/Vbe(VT1)),

а для построения графиков зависимостей активной и реактивной составляющих входной проводимости – соответственно

Re (Ib(VT1)/Vbe(VT1))

и

Im (Ib(VT1)/Vbe(VT1)).

Аналогично определяются активная и реактивная составляющие выходной проводимости.

Измерение параметров Y&11 и Y&21 биполярного транзистора, включённо-

го по схеме с ОЭ, производится с помощью схемы, изображённой на рис. П3. Источники напряжения V1 и V2 обеспечивают требуемый режим по постоянному току, который характеризуется напряжениями в рабочей

точке UБЭ0 и UКЭ0 ; источник синусоидального напряжения Signal создаёт

испытательный сигнал; конденсатор C1 является разделительным, а конденсатор C2 – блокировочным.

Для измерения параметров Y&12 и Y&22 используется схема, показанная на рис. П4, которая отличается от схемы на рис. П3 тем, что источник ис-

19

пытательного сигнала через разделительный конденсатор C2 подключён к коллектору транзистора, а база транзистора через блокировочный конденсатор C1 соединена с «землёй». На обеих схемах катушки индуктивности L1 и L2 выполняют функции дросселей, т.е. элементов, имеющих на частоте сигнала большое индуктивное сопротивление и, в силу этого, пропускающих постоянную составляющую тока и не пропускающих переменную составляющую.

Для определения Y-параметров транзистора на рабочей частоте моделирование проводится в некотором интервале, включающем эту частоту. Графики частотных зависимостей Y-параметров должны быть приведены в пояснительной записке к расчёту.

Уточнение сопротивления термостабилизирующего резистора RЭ

проводится на модели, соответствующей схеме рис. П1. Напряжение источника питания и сопротивления резисторов устанавливаются в соответствии с ранее выполненным расчётом. Сначала для проверки правильности расчёта нужно выполнить моделирование при стандартной температуре +27° C. Измеренное на модели значение тока коллектора в рабочей точке не должно отличаться от заданного более чем на 1–2 %%.

Затем проводится моделирование в интервале температур -40о...+60о C. Для этого в режиме Analysis>DC… в окне задания параметров (DC Analysis Limits) нужно указать в качестве переменной Variable 1 температуру (TEMP) и в поле Range задать пределы её изменения: максимальное значение, минимальное значение и шаг изменения. В поле

20

X Expression указать переменную TEMP, а в поле Y Expression – Ic(VT1). По полученному графику зависимости тока коллектора в рабочей точке от температуры следует определить максимальное относительное изменение тока коллектора

где IК max = max (IК − IК 27°C ) – максимальное абсолютное отклонение тока коллектора в интервале температур от значения при стандартной температуре. Величина δIК max должна быть не более 5-10 %. Если она

превышает указанное значение, то сопротивление резистора RЭ следует увеличить, одновременно изменив сопротивления резисторов базового делителя таким образом, чтобы по-прежнему обеспечивать заданный режим по постоянному току при стандартной температуре.