 |
Расчет выходной корректирующей цепи
|
|
|
|
Из теории усилителей известно [3], что для получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки, для внутреннего генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Это достигается включением выходной емкости транзистора (см. рис. 1.2) в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рис. 7.2.
Рис. 7.2
При работе усилителя без выходной КЦ, модуль коэффициента отражения | 
| ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [3]:
| 
| = 
, (6.14)
где 
- текущая круговая частота.
В этом случае уменьшение выходной мощности относительно максимального значения, обусловленное наличием 
, составляет величину:
, (6.15)
где 
- максимальное значение выходной мощности на частоте 
при условии равенства нулю 
;
- максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии .
Описанная в [3] методика Фано позволяет при заданных 
и 
рассчитать такие значения элементов выходной КЦ 
и 
, которые обеспечивают минимально возможную величину максимального значения модуля коэффициента отражения 
в полосе частот от нуля до 
. В таблице 7.1 приведены нормированные значения элементов 
, 
, 
, рассчитанные по методике Фано, а также коэффициент 
, определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки 
относительно которого вычисляется 
.
Истинные значения элементов рассчитываются по формулам:
(6.16)
где 
- верхняя круговая частота полосы пропускания усилителя.
|
|
|
Таблица 7.1 - Нормированные значения элементов выходной КЦ
| 
| 
| 
| 
|
| 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 | 0,180 0,382 0,547 0,682 0,788 | 0,099 0,195 0,285 0,367 0,443 | 0,000 0,002 0,006 0,013 0,024 | 1,000 1,001 1,002 1,010 1,020 |
| 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 | 0,865 0,917 0,949 0,963 0,966 | 0,513 0,579 0,642 0,704 0,753 | 0,037 0,053 0,071 0,091 0,111 | 1,036 1,059 1,086 1,117 1,153 |
| 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 | 0,958 0,944 0.927 0,904 0,882 | 0,823 0,881 0,940 0,998 1,056 | 0,131 0,153 0,174 0,195 0,215 | 1,193 1,238 1,284 1,332 1,383 |
| 1,6 1,7 1,8 1,9 | 0,858 0,833 0,808 0,783 | 1,115 1,173 1,233 1,292 | 0,235 0,255 0,273 0,292 | 1,437 1,490 1,548 1,605 |
Пример 7.1. Рассчитать выходную КЦ для усилительного каскада на транзисторе КТ610А (
=4 пФ), при 
= 50 Ом, 
=600 МГц. Определить 
и уменьшение выходной мощности на частоте 
при использовании КЦ и без нее.
Решение. Найдем нормированное значение : 
= 
= 
= 0,7536. В таблице 7.1 ближайшее значение 
равно 0,753. Этому значению соответствуют: 
= 1,0; 
= 0,966; =0,111; 
=1,153. После денормирования по формулам (6.16) получим: = 12,8 нГн; 
= 5,3 пФ; 
= 43,4 Ом. Используя соотношения (6.14), (6.15) найдем, что при отсутствии выходной КЦ уменьшение выходной мощности на частоте , обусловленное наличием 
, составляет 1,57 раза, а при ее использовании - 1,025 раза.
РАСЧЕТ КАСКАДА С РЕАКТИВНОЙ МЕЖКАСКАДНОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ЦЕПЬЮ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА
Принципиальная схема усилителя с реактивной межкаскадной КЦ третьего порядка приведена на рис. 7.3,а, эквивалентная схема по переменному току – на рис. 7.3,б [11, 12].
а) б)
Рис. 7.3
Используя однонаправленную эквивалентную схему замещения транзистора, схему (рис. 7.3) можно представить в виде, приведенном на рис. 7.4.
Рис. 7.4
Согласно [2, 11], коэффициент прямой передачи последовательного соединения межкаскадной КЦ и транзистора 
, при условии использования выходной КЦ, равен:
, (6.17)
где 
;
- нормированная частота;
|
|
|
- текущая круговая частота;
- верхняя круговая частота полосы пропускания разрабатываемого усилителя;
; (6.18)
;
, 
= 
- нормированные относительно 
и 
значения элементов 
и 
.
При заданных значениях 
, 
, 
, соответствующих требуемой форме АЧХ каскада, нормированные значения 
, 
, 
рассчитываются по формулам [12]:
(6.19)
где 
;
;
;
;
;
;
;
,
,
= 
.
В теории фильтров известны табулированные значения коэффициентов 
, 
, 
, соответствующие заданной неравномерности АЧХ цепи описываемой функцией вида (6.17) [13], которые приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.2 – Коэффициенты передаточной функции фильтра Чебышева
| Неравномерность АЧХ, дБ | 
| 
| 
|
| 0,1 | 1,605 | 1,184 | 0,611 |
| 0,2 | 1,805 | 1,415 | 0,868 |
| 0,3 | 1,940 | 1,56 | 1,069 |
| 0,4 | 2,05 | 1,67 | 1,24 |
| 0,5 | 2,14 | 1,75 | 1,40 |
| 0,6 | 2,23 | 1,82 | 1,54 |
| 0,7 | 2,31 | 1,88 | 1,67 |
| 0,8 | 2,38 | 1,93 | 1,80 |
| 0,9 | 2,45 | 1,97 | 1,92 |
| 1,0 | 2,52 | 2,012 | 2,035 |
| 1,2 | 2,65 | 2,08 | 2,26 |
| 1,4 | 2,77 | 2,13 | 2,46 |
| 1,6 | 2,89 | 2,18 | 2,67 |
| 1,8 | 3,01 | 2,22 | 2,87 |
| 2,0 | 3,13 | 2,26 | 3,06 |
Для выравнивания АЧХ в области частот ниже 
используется резистор 
, рассчитываемый по формуле [11]:
. (6.20)
При работе каскада в качестве входного, в формуле (6.19) значение 
принимается равным нулю.
После расчета 
, 
, 
, истинные значения элементов находятся из соотношений:
(6.21)
Пример 7.2. Рассчитать 
каскада и значения элементов 
, 
, 
, 
межкаскадной КЦ (рис. 7.3), при использовании транзисторов КТ610А (
= 3 нГн, 
= 5 Ом, 
= 4 пФ, 
= 86 Ом, 
= 1 ГГц) и условий 
= 50 Ом, 
= 0,9, 
= 260 МГц.
Решение. По таблице 7.2 для 
= 0,9, что соответствует неравномерности АЧХ 1 дБ, определим: 
= 2,52; 
= 2,012; 
= 2,035. Находя нормированные значения 
= 0,56, 
= 0,055, 
= 0,058 и подставляя в (6.19), получим: 
= 1,8; 
= 0,757; = 0,676. Рассчитывая 
и подставляя в (6.18) найдем: 
= 3,2, а из (6.20) определим: 
= 3,75 кОм. После денормирования элементов по (6.21) получим: = 12,8 пФ; 
= 5,4 пФ; = 35,6 нГн.
|
|
|
