5.4 Расчет резонансного усилителя радиочастоты (урч)

В радиоприемниках широкое распространение находит схема УРЧ с двойной ав- тотрансформаторной связью на биполярных и полевых транзисторах (рис. 9 и 10).

Расчет УРЧ сводится к выбору оптимального режима работы транзистора, опре- делению его параметров, расчету коэффициентов включения т1 и т2 УЭ в колебате- льный контур и резонансного коэффициента усиления напряжения Ко, а также пара- метров цепей связи транзистора с контуром и резонансной характеристики

(σ дБ =f(Δf).

Рисунок 9. Схема резонансного УРЧ на биполярном транзисторе

Рисунок 10. Схема резонансного УРЧ на полевом транзисторе с двумя изолированными затворами и настройкой контура с помощью варикапной матрицы

Кроме того, должно быть проверено условие устойчивости работы каскада, при котором должно выполняться неравенство К₀ < Ку, для чего должен быть рассчитан также устойчивый коэффициент усиления Ку. Расчет резонансного УРЧ на биполяр- ном транзисторе приведен.

Порядок расчета УРЧ следующий.

1. Выбирают режим работы транзистора: ток в выходной цепи транзистора в то- чке покоя Iвых о и напряжение U_KO или U_ото соответственно для биполярных и полевых транзисторов.

Рекомендуется применять экономичный режим: 1вых₀=1+3 мА и напряжение ме- жду электродами УЭ, обеспечивающие такой ток. При расчете УРЧ в диапазоне MB режим работы транзистора выбирают исходя из получения минимального коэффи- циента шума К_{т min} при котором величины тока I_вых и напряжения U_KO или Uото могут быть указаны в справочнике.

2. Определяют для выбранного режима параметры транзистора: крутизну тока в выходной цепи S мА/В, входное и выходное сопротивления R_вх кОм, и Rвых кОм, и др. [3, разд.У].

2. При перестраиваемом с помощью КПЕ контуре (рис. 9) рассчитывают коэф- фициент перекрытия диапазона К_Пд по формуле (5.1).

2. Выбирают конденсатор переменной емкости КПЕ из таблицы 4.

3. Вычисляют емкость схемы С_сх по формуле (5.2).

4. Определяют емкость дополнительного конденсатора С_доп по формуле (16) и эквивалентные емкости С_{э min} и С_э max по формуле (17).

5. Рассчитывают индуктивность контура по формуле (5.5).

6. Рассчитывают характеристическое сопротивление по формуле

р_к =ωL_K = 2л fL_K для максимальной f max и минимальной f_min частот диапазона.

2. Вычисляют коэффициенты включения m1 и m2 УЭ в контур для максималь- ной fоmax и минимальной fmm частот по формулам

12. Вычисляют устойчивый коэффициент усиления по формуле (11), задаваясь коэффициентом запаса устойчивости к_у =0,8 - 0,9 в зависимости от типа радиоприём- ника (см. 4.5 метод, разработки).

Условие устойчивости выполняется, если справедливо неравенство К₀< Ку, в про- тивном случае требуется применение транзистора с большей величиной S мА/В, и ме- ньшей С_Прох, пФ. или же снижение степени связи УЭ с контуром, требующее уменьшения коэффициента включения m1 (или m2).

При расчете УРЧ в диапазоне MB устойчивый коэффициент усиления может оказаться слишком малым, в этом случае его можно повысить применением кас- кодной схемы на биполярных транзисторах (рис. 11) или полевых транзисторах. Если контур УРЧ имеет фиксированную настройку, то все расчеты производят для фиксированной частоты fо. Параметры контура С_к, Lк и емкости делителя С1 и Сг, (если он имеется) рассчитывают так, как в 5.3, формула (5.20), п.п. 1-4 данной методической разработки.

Если резонансный УРЧ строится на основе ИС малой степени интеграции, то его рас- чет можно производить по вышеуказанной методике, так как колебательный контур в этом случае также является внешним элементом схемы. При расчётах используются параметры ИС, указанные в справочниках, или рассчитываются по методике.

13. Рассчитывают цепи смещения. Для расчета параметров цепей смещения транзистора должны быть известны (заданы) ток I_к и U_ко в рабочей точке, а также напряжение источника питания U_и.

Сопротивления резисторов R1,Rг, R3 и конденсатора Сз, обеспечивающих тре- буемый режим работы транзисторов по постоянному току в схемах рис. 9, рассчи- тывают в следующем порядке:

а) задавшись падением напряжения на резисторе R3, создаваемым током эмитте- ра, (UR3 = 1-2 В) и приняв I_ко ~ Iэо рассчитывают сопротивление резистора Rз

Рисунок 11. Схема резонансного каскодного УРЧ на биполярных транзисторах

14. Рассчитывают и строят резонансную характеристику σ дБ = f (Δf) по форму- ле (5.11), выбирая значения Δf и количество точек расчета кривой в зависимости от величины f_np. Максимальное значение Δf_max должно быть равно Δf max =2f_np = Δf₃ - расстройке зеркального канала (см. рекомендации 5.1, 5.2, 5.3 к расчету резонанс- ной характеристики данной методической разработки).