Проектирования радиосвязных и радиовещательных приемных устройств индивидуального пользования, страница 10

в заданном интервале изменения входных сигналов амплитудная характеристика УРЧ должна быть достаточно линейной, чтобы побочные продукты, порождаемые сигналами соседних каналов, не превышали допустимого уровня;

система селекции УРЧ совместно с входной цепью должна обеспечить подавление интермодуляционных и зеркальных помех.

Транзисторы для УРЧ выбирают исходя из следующих условий:

f_Y21≥3f_max - для однотранзисторного каскада,

f_Y21≥2f_max- для каскодного УРЧ, где f_Y21 – граничная частота транзистора по крутизне,

f_max- максимальная рабочая частота УРЧ.

Когда требуется получить большой коэффициент усиления, УРЧ целесообразно строить по каскодной схеме (схема ОЭ-ОБ), так как эта схема наиболее устойчива. Максимальный коэффициент устойчивого усиления однотранзисторного УРЧ

К_уст≈0,45(│Y₂₁│/│Y₁₂│)^0,5, а для каскодной схемы

К_уст≈0,45│Y₂₁│/ (│Y₁₂│/│Y₂₂ + Y₁₂│)^0,5, где Y- параметры рассчитываются применительно к конкретной схеме включения транзисторов.

Рассмотрим пример расчета каскодного УРЧ, принципиальная схема которого приведена на Рис.2.8.(на схеме проставлены номера узлов, которые требуются для проведения схемотехнического моделирования).

С_р

Рис.2.8.

Исходные данные для расчёта усилителя [1].

- напряжение питания,

- напряжение коллектор-эмиттер транзисторов,

- ток коллектора в отсутствие сигнала,

I_кб0 =1мкА - обратный ток коллектора при нормальной температуре 20°С,  - входная проводимость каждого транзистора,

÷Y_21э÷ = 80 мСм – модуль прямой проводимости транзистора,

g_вых = g_12э = 0,8мСм - проводимость, подключаемая к контуру со стороны транзистора, при каскодной схеме УРЧ,

÷Y_12э÷ = 1мСм – модуль обратной проводимости транзистора,

÷Y_22э÷ = 2мСм - модуль выходной проводимости транзистора,

(-40…+60)°С - диапазон рабочих температур,

C_cх= 17 пФ - минимальная эквивалентная емкость контура,

 - сопротивление источника сигнала,

( g_н= 8,4∙10^-4См) – сопротивление (проводимость) нагрузки.

d_эк=0,015 – эквивалентное затухание контура,

d = 0,002 – собственное затухание контура

 - коэффициент связи между катушками.

Расчет проводится для наивысшей частоты диапазона f=74 МГц.

Расчет каскада по постоянному току.

Определяем изменение обратного тока коллектора (для кремниевых транзисторов):

ΔI_кб0 = I_кб0 2^{0,2(Тmax – T0)} =1∙10^-6 ∙2^0,2(333-293) = 256∙10^-6 А, где Т_max=60 + 273=333 - максимальная абсолютная температура, T₀ = 20 + 273 = 293 – абсолютная нормальная температура.

Определяем тепловое смещение напряжения базы.

ΔU_Эб=γ(Т_max - Т_min)=1,8∙(333-233)=180мВ, где γ=1,8мкВ/°К, Т_min =273-40 = 233°К,– минимальная абсолютная температура.

Нестабильность коллекторного тока

ΔI_к= I_к (Т_max - Т_min) / T₀=3(333-233)/293=1мА

Найдём величину эмиттерного сопротивления

R_э=[ΔU_Эб+(10…20) ΔI_кб0 /g₁₁]/ ΔI_к =

= [180∙10^-3 + (10…20) 256∙10^-6 /1,277∙10^-3]/1∙10^-3 = (2180…4180) Ом = =2,2кОм.

Суммарное сопротивление резисторов делителя напряжения в цепи базы.

=

= (10…20) 12/(2,2∙10³ ∙3∙10^-3 ∙1,277∙10^-3)=(14,2…28,4) кОм=28 кОм.

Определяем сопротивления базового делителя напряжения:

=28∙2,2∙3/12=15,4кОм,

=28∙2,7/12=6,3кОм,

=28-15,4-6,3=6,3кОм.

Определяем емкости конденсаторов.

.

Расчет каскада по переменному току.

Определяем  значение индуктивности контура.

Выбираем коэффициент включения транзистора в контур m₁=0,2…1 = 0,2.

Определяем коэффициент включения нагрузки в контур, обеспечивающий подавление зеркальной помехи не меньше заданного уровня.

m₂ ≤ [(((d_эк-d)/2πfL_к) - m₁²×g_вых)/g_н]^0,5=[(((0,015 – 0,002)/(2π×74×10⁶×0,272×10^-6)) - 0,2²×0,8×10^-3)/×4,4∙10^-5]^0,5 = 0,29.

Определяем коэффициент усиления УРЧ

K≈÷Y_21э÷×m₁×m₂×2πfL_к/ d_эк = 80×10^-3×0,2×0,29×2π×74×10⁶×0,272×10^-6/0,015=39,1.

Для получения наибольшего усиления при сохранении заданной степени фильтрации можно определить оптимальные значения m₁× и m₂ :

m₀₁ = [(D-1)×g_к /(2 g_вых)]^0,5,

m₀₂ = [(D-1)×g_к /(2 g_н)]^0,5,