Выбор типа согласующих цепей ГВВ, расчет этих цепей, оценка их основных параметров

Задание к контрольной работе

Задана часть структурной схемы передающего устройства (тракта усилителя мощности), представленная на рисунке Рис.1.:

Рис.1. Тракта усилителя мощности

В ходе выполнения контрольной работы требуется выбрать тип согласующих цепей ГВВ, произвести расчет этих цепей, а также оценить их основные параметры[1].

Исходные данные

Таблица 1

Тип транзистора	ГТ311Е
	800
	50

1.Выбор и обоснование типа применяемых ЦС.

При построении усилительного каскада следует учитывать, что от выбора типа цепей согласования зависит форма токов и напряжений транзисторов. В коллекторной цепи выходного каскада используем П-образную схему (рис.1.1), являющуюся фильтром нижних частот и обеспечивающую хорошую фильтрацию высших гармоник тока коллектора.

Рис.1.1. ЦС в коллекторной цепи

Современные транзисторы спроектированы таким образом, что для их более эффективной работы форма тока подаваемого на базу должна быть близка  к гармонической. При использовании Г-образной схемы (рис. 1.2) в базовой цепи, входное сопротивление транзистора оказывается включенным последовательно в колебательный контур, за счет чего форма входного тока транзистора оказывается близка к гармонической[2].

Рис.1.2. ЦС в базовой цепи

2. Определение параллельного или последовательного эквивалента входного и выходного сопротивлений, применяемого в усилителе транзистора.

В соответствии со структурой ЦС (рис. 1.1 и 1.2) и структурной схемой тракта передачи необходимо определить:

параллельный эквивалент выходного сопротивления предварительного усилителя мощности:

последовательный эквивалент входного сопротивления выходного усилителя мощности:

параллельный эквивалент выходного сопротивления выходного усилителя мощности:

параллельный эквивалент сопротивления нагрузки:

ЦС в коллекторной цепи.

3.Расчет сопротивлений ветвей согласующих цепей.

Условием реализуемости данной цепи является

                                                 (3.2.1)

где

                         (3.2.2)

                                         (3.2.3)

                                               (3.2.4)

Исходя из формулы (3.2.1):

                        (3.2.5)

Примем: .

Определим сопротивления в продольной и поперечной ветвях. Согласно формуле (3.2.4):

              (3.2.6)

    (3.2.7)

       (3.2.8)

Номиналы элементов:

                        (3.2.9)

                   (3.2.10)

                                                             (3.2.11)

4.Учет в рассчитанных сопротивлениях ветвей ЦС мнимых частей заданных     и .
Пересчитаем мнимую часть выходного сопротивления выходного УМ в состав проводимости поперечной ветви ЦС:

                   (4.2.1)

Откуда:

                                                          (4.2.2)

С учетом этого номинал емкости в поперечной ветви имеет значение:

                 

5.Оценка параметров ЦС.

Представление колебательной мощности генератора  в виде двух составляющих: мощности потерь  и мощности в полезной нагрузке генератора  справедливо при использовании любой ЦС, так как в его основе лежат фундаментальные законы, в частности – закон сохранения энергии.

Любую ЦС можно характеризовать таким параметром, как отношение мощности в полезной нагрузке генератора, нагружающей ЦС, ко всей мощности, подводимой к ЦС, равной колебательной мощности генератора. Это отношение называют КПД ЦС:

                                              (5.1) 

Выражение (5.1) можно представить в виде:

                                           (5.2)

где - активное сопротивление, вносимое полезной нагрузкой;

        - сопротивление собственных потерь ЦС.

Ненагруженная добротность ЦС определяется параметрами ,,:

                                                 (5.3)

Нагруженная добротность контура  определяется с учётом активного сопротивления, вносимого полезной нагрузкой:

                                          (5.4)

Ненагруженная добротность выражается через сопротивления реактивных элементов следующим образом:

                                                  (5.5)

Добротность конденсаторов обычно на порядок выше, чем добротность катушек индуктивности . Следовательно, практически:

                                                    (5.6)

Представим выражение (5.2) в следующем виде:

                                      (5.7)

где

                                                  (5.8)

Исходя из выражений (5.2)-(5.4), получим:

                                                                                   (5.9)

Одной из важных характеристик ЦС является пропускаемая ей полоса частот. Реальные сигналы, используемые в радиотехнике, занимают некоторую полосу частот, соответственно и ГВВ должен быть рассчитан на работу с таким сигналом. Пропускаемая ЦС полоса частот с ослаблением относительно сигнала на резонансной частоте по уровню – 3 дБ (уровень 0,707) связана с резонансной частотой контура и его нагруженной добротностью соотношением:

                                                                                                                  (5.10)