Расчет системы связи для работы в условиях сильной помеховой обстановки

     

     

 

     Принимая и , имеем: 

     

     

 
 
 
 
 
 

       

     

                          

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2.2 - Распределение токов и напряжений в ветвях К-цепи 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3 Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ 

     Целью расчета является определение коэффициента усиления усилителя без ОС (рис.2.2) для области средних частот К, а также частот полюсов передаточной функции К-цепи.

      Для расчетов необходимо К-цепь разбить  на каскады, каждый из которых включает один усилительный элемент и межкаскадные цепи. В рабочем диапазоне частот удобно каскадом усиления (S) считать цепь по рис. 3.1. Для такой цепи коэффициент усиления по напряжению на средних частотах: 

                                           

,                                                (3.1)

где                                                          (3.2) 

для выходного  каскада R_Н=535,885 Ом (2.9)

     В нашем случае каскады связаны  непосредственно и базовый делитель отсутствует, поэтому:

      Общий коэффициент усиления К-цепи определяется произведением коэффициентов всех каскадов усилителя с учетом коэффициентов  трансформации: 

                                                   

                                                      (3.3) 

      Рисунок 3.1 – Разбиение на каскады К-цепи 

      Произведем  расчет входного сопротивления транзисторов К-цепи.

     Рассчитаем  параметр h_11,1 для транзистора КТ345Б. , для КТ345Б (таб. 2): r_б`C_K=100 пс, C_K=10 пФ, h₂₁=74, тогда 

;

                                             

                                                 (3.4) 

      Рассчитаем  параметр h_11,2 для транзистора КТ629А. , для КТ629А (таб. 1): r_б`C_K=200 пс, C_K=25 пФ, h₂₁=61, тогда 

      ;

                                         

                                               (3.5) 

     Рассчитаем  коэффициент усиления K: 

     

, 

тогда                                  

     

 

     Общий коэффициент усиления (4.1): 

     

 

     Вычислим  запас по усилению: 

                                            

                                          (3.6)

     

 

      При данном значении запаса по усилению  произведенные расчеты в корректировки  не нуждаются.

      Произведем  расчет полюсов передаточной функции  К-цепи. Частоты полюсов определяются по следующим формулам: 

                                                                            

,                                                                             (3.7)

где                                       ,                                          (3.8)

                                                  

,                                                       (3.9)

                                                           

,                                                     (3.10)

                                               

,                                               (3.11)

                                    

                                         (3.12) 

      При непосредственной связи каскадов в формуле (3.12) следует принять равными ; для первого каскада R_Г1=R_Г1опт (из пункта 1.4).

      Рассчитаем частоту полюса транзистора КТ345Б. Из таблицы 2 и рассчитанного ранее имеем: C_K=10 пФ, h₂₁=74, r<sub>б`э</sub>=390 Ом, f<sub>т</sub>=350 МГц, r`_б=10 Ом.

      Вычислим  по формулам (3.8) - (3.12) параметры С₀ и R_ЭК: 

,

,  ,

,

 

тогда                    

          Таким образом,  .

     Рассчитаем  частоту полюса транзистора КТ629А. Из таблицы 1 и рассчитанного ранее имеем: C_K=25 пФ, h₂₁=61,

  r<sub>б`э</sub>=91,6 Ом, f<sub>т</sub>=250 МГц, r`_б=8 Ом.

      Вычислим по формулам (3.8) - (3.12) параметры С₀ и R_ЭК: 

,

, ,

,

,

тогда                           

      Таким образом, .

      Если  частоты полюсов каскадов лежат  в пределах рабочего диапазона частот, то на частоте f_в усиление К-цепи снижается, и необходимо проверить: достаточно ли этого усиления для обеспечения заданного значения K_F при требуемой (1.14; 1.20) глубине ОС. Должно выполняться неравенство: 

     

      

 

                 75,505>70,33 

      Неравенство выполняется, отсюда делаем вывод, что  расчетного усиления достаточно для  обеспечения заданного K_F при требуемой глубине ОС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4 Расчет пассивных узлов структурной схемы усилителя 

      4.1 Выбор и расчет входной и выходной цепей 

     На  выбор структурной схемы цепи обратной связи влияют следующие  факторы: структура цепи, в которой создается начальный фазовый сдвиг (четное или нечетное число каскадов с общим эмиттером в цепи усиления); величина K_F ; необходимое значение F ; технологичность и простота схемы усилителя.

      Первый  из указанных четырех факторов требует  пояснения. Для обеспечения отрицательной  обратной связи в петле ОС создается начальный фазовый сдвиг, равный 180°. Поворот фазы на 180° можно делать в любой из цепей, входящих в петлю ОС. В цепи усиления начальный фазовый сдвиг создается за счет нечетного числа каскадов с общим эмиттером. В нашем случае число каскадов с общим эмиттером равно двум, поэтому начальный фазовый сдвиг по петле ОС должен обеспечиваться входной или выходной цепью. Заявленным требованиям удовлетворяет структурная схема, изображенная на рисунке 4.1. 

 

      Рисунок 4.1 – Структурная схема цепи обратной связи 

     Рассчитаем  требуемые коэффициенты трансформации  m′ и m″, а также сопротивления R′_б и R′_г , R″_б и R″_г.

     Отношения коэффициентов трансформации между  обмоткой обратной связи и основной обмоткой m'/n' и   n"/m" рекомендуется выбирать равными 0,1... .0,5. Отсюда имеем:

     

 

     Сопротивления R′_б и R′_г , R″_б и R″_г для данного включения цепи ОС рассчитываются согласно формулам (5.3-5.6):

,

,

      ,

. 

     Рассчитаем  параметры K₁, B₁, K₂, B₂ (5.7-5.10):

     

     

 

     Параметры выбранной цепи должны удовлетворять следующему неравенству, гарантирующему реализуемость элементов цепи: 

     

, 

     

 

     Неравенство соблюдается, отсюда делаем вывод о  приемлемости рассчитанных параметров. 
 

     4.2 Расчет элементов цепи обратной связи. 

      При выбранных входных и выходных цепях коэффициент усиления усилителя  K_F определяется величиной вносимого затухания цепи ОС a₀. Для расчета элементов цепи ОС достаточно знать В₀, R′_г, R″_г и выбрать схему четырехполюсника этой цепи. В рабочем диапазоне частот цепь ОС должна иметь постоянный коэффициент передачи с малой величиной неравномерности частотной характеристики. Поэтому для построения цепи ОС используются резисторы. Схему цепи ОС  выбираем по величине a₀ и сопротивлениям R′_г ,R″_г и оцениваем следующим образом: при минимальном числе элементов номинальное сопротивление резисторов не должно быть чрезмерно малым (менее 10 Ом) или чрезмерно большим (более 5 кОм).

     Определим коэффициент вносимого затухания  цепи ОС: 

     

 

     Малая величина a₀ (a₀< 10) позволяет использовать простейшие схемы с одним резистором. В нашем случае сопротивления R′_г  и R″_г невелики, поэтому используем схему с одним резистором, включенным последовательно сопротивлениям R′_г  и R″_г ( рис. 4.2 ) 

       

     Рисунок 4.2 – Схема цепи обратной связи 

     Рассчитаем  величину сопротивления R_ОС. Для данного четырехполюсника пользуемся следующей расчетной формулой: 

      

, тогда

     

 

     Сопротивление R_ОС находится в необходимых пределах.