Розробка підсилювача вимірювального генератора, страница 4

.

Знайдемо об’ємний опір бази

,

де    - стала часу  в області верхніх частот;

        - ємність колектора;

        - об’ємний опір бази.

Підставляємо чисельні дані та отримуємо

.

Визначаємо вхідний опір транзистора у схемі із ЗБ

.

Знаходимо вхідний опір каскаду із ЗЕ без врахування ВЗЗ

;

.

У вхідному каскаді підсилення глибина ВЗЗ буде рівна А=2.

Визначимо крутість транзистора використовуючи наступну формулу

,

де  - коефіцієнт передачі струму у схемі ЗЕ;

- вхідний опір транзистора у схемі із ЗБ.

Підставляємо чисельні дані та отримуємо

.

Знайдемо вхідну потужність для вхідного каскаду підсилення.

Для схеми з спільним емітером вираз для знаходження коефіцієнта підсилення за потужністю матиме наступний вигляд

,

де - мінімальний коефіцієнт передачі за струмом в схемі ЗЕ.

.

Знаходимо вхідну потужність КПП.

.

1.4 Визначення загального коефіцієнта підсилення пристрою

Для підсилювача вимірювального генератора на біполярних транзисторах загальний коефіцієнт підсилення по потужності дорівнює

де Р_дж вихідна потужність джерела сигналу, яким є задаючий генератор.

,

де  - вихідна напруга джерела сигналу =10 мВ [3];

      - вихідний опір джерела сигналу  R_вих.дж=0,1 кОм.

Звідки .

Необхідний коефіцієнт підсилення за потужністю буде рівний

;

.

Для каскаду зібраного по схемі із ЗЕ коефіцієнт підсилення по потужності визначається за формулою

;

;

;

.

Загальний коефіцієнт підсилення трьох каскадів визначається за виразом

К_{р.заг ( дБ )} = К_рККП + К_рКПП+ К_рВК                                                                

К_{р.заг ( дБ )} =14,7+20,8+26,8=62,3(дБ)>

Так як К_р.заг > , то умови технічного завдання виконано.

1.5  Розрахунок відношення сигнал/шум

При проектуванні багатокаскадних пристроїв розраховують напругу шуму лише першого каскаду. Рівень шуму першого каскаду визначає і мінімальний рівень вхідного сигналу при заданому відношенні сигнал/шум на вході. Як правило, для каскаду на біполярному транзисторі, розраховується мінімальна напруга на вході при заданому відношенні  сигнал / шум яке визначає чутливість пристрою

.

Мінімальна вхідна напруга в режимі узгодження каскаду з джерелом сигналу дорівнює

,

де R_вх – еквівалентний опір вхідного кола пристрою кОм;

    ∆F – cмуга робочих частот пристрою,кГц;

    - відносний коефіцієнт шуму біполярного транзистора першого каскаду.

          ∆F =F_в- F_н ;

∆F = 20000-2020 (МГц);

          v = 60 ( дБ ) =1000 ( раз ).

Література наводить коефіцієнт шуму транзистора 2N2144 3дБ.

 

  R_вх=R_вих.дж./2;

R_вх =100/2=0,05 (кОм);

;

           U_вх = 10 мВ › U_вх.мін = 4,7 мВ.

;

.

1.6 Розподіл частотних і нелінійних спотворень по каскадах

Розподіл частотних спотворень по каскадах виконується окремо для області високих і низьких частот.

Частотні спотворення в області високих частот зумовлені декількома складовими.

Частотні спотворення М_В.Т, що визначаються впливом транзистора:

-  для каскаду з спільним емітером маємо

,

,

де  - коефіцієнт передачі струму у схемі ЗЕ;

     - гранична частота транзистора;

     - верхня частота робочого діапазону.

Для ККП маємо

.

Для КПП маємо

.

Для ВК маємо

.

 Частотні спотворення М_в.сх , що вносяться елементами схеми каскаду для резистивного каскаду з спільним емітером:

М_В.СХ = 0,2 . . .0,3 дБ.                                  

Загальні частотні спотворення в області верхніх частот ККП

М_{В ККП} = М_{В.Т 1.}+ М_{В.СХ. 1} ;

М_{В ККП} = 0,96_.+ 0,2 =1,16(дБ)=1,143(разів);

З врахуванням ВЗЗ матимемо

,

.

Загальні частотні спотворення в області верхніх частот КПП

М_{В КПП} = М_{В.Т 2.}+ М_{В.СХ. 2} ;

М_{В КПП} =0,58_.+ 0,2 =0,78(дБ)=1,094(разів).

З врахуванням ВЗЗ матимемо

;

.

Загальні частотні спотворення в області верхніх частот ВК

М_{В ВК} = М_{В.Т 3.}+ М_{В.СХ. 3} ;

М_{В ВК} =0,78_.+ 0,2 =0,98(дБ)=1,119(разів).

З врахуванням ВЗЗ матимемо

;

.

Величина частотних спотворень всього пристрою буде дорівнювати:

М_В= М_{В ВК} + М_{В КПП} +М_{В ККП} ;

М_В =  0,3+0,4+0,45=1,15 дБ.

Частотні спотворення на низьких частотах М_н зумовлені наявністю в каскаді кіл, що впливають на коефіцієнт підсилення в області низьких частот. Для резистивного підсилювального каскаду ввімкненого за схемою СЕ М_Н=0,8…1,2. Приймемо для всіх каскадів М_Н=0,8