Умножитель частоты 2 (стр. 3 из 4)

Проявление отрицательной обратной связи и ее стабилизирующего действия на ток нетрудно показать непосредственно на схеме рис. 2. Предположим, что под влиянием температуры ток увеличился. Это отражается на увеличении тока , повышении напряжения и соответственно снижении напряжения . Ток базы уменьшается, вызывая уменьшение тока , чем создается препятствие наметившемуся увеличению тока . Иными словами, стабилизирующее действие отрицательной обратной связи, создаваемой резистором

, проявляется в том, что температурные изменения параметров режима покоя передаются цепью обратной связи в противофазе на вход каскада, препятствуя тем самым изменению тока , а, следовательно, и напряжения .

Конденсатор

шунтирует резистор

по переменному току, исключая тем самым проявление отрицательной обратной связи в каскаде по переменным составляющим. Отсутствие конденсатора

привело бы к уменьшению коэффициентов усиления схемы.

Название схемы «с общим эмиттером» означает, что вывод эмиттера транзистора по переменному току является общим для входной и выходной цепи каскада.

Резонансным называется усилитель, нагрузкой которого служит резонансный контур, настроенный на частоту усиливаемого сигнала. Для настройки в контуре используется переменное реактивное сопротивление. Резонансные усилители являются избирательными высокочастотными усилителями. В радиотехнике они предназначаются для выделения из действующих на входе сигналов с разными частотами лишь группы сигналов с близкими частотами, которые несут нужную информацию. К резонансным усилителям предъявляются требования возможно большего усиления, высокой избирательности и стабильности, малого уровня шумов, удобства управления и др.

В резонансных усилителях транзистор можно включить с ОЭ, ОБ и ОК. В нашем случае используется схема с ОЭ, обеспечивающая максимальное усиление по мощности с малым уровнем шумов. Колебательный контур в усилитель можно включить по автотрансформаторной, двойной автотрансформаторной, трансформаторной и емкостной схемам. Неполное включение контура в коллекторную цепь и к нагрузке позволяет избежать чрезмерного ухудшения добротности контура (особенно когда нагрузкой служит малое входное сопротивление транзистора).

Рисунок 4.2 – принципиальная схема резонансного усилительного каскада

Элементы контура и его связь с выходом транзистора и с нагрузкой необходимо выбирать так, чтобы обеспечить настройку каскада на заданную частоту, а также получить требуемую полосу пропускания и нужное усиление. В транзисторах имеется внутренняя обратная связь, кроме того, в усилителе имеются паразитные обратные связи. На частотах ниже и выше резонансной колебательный контур представляет собой комплексную нагрузку и вносит дополнительный фазовый сдвиг. Общий фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами может достичь 0 или 2π, и усилитель самовозбудится. Поэтому в резонансных усилителях часто применяется нейтрализация, устраняющая или ослабляющая обратную связь на частотах, близких к резонансной, и тем самым повышающая устойчивость работы.

5. Описание схемы электрической и электрический расчёт

Прежде всего рассчитаем резонансный каскад. [1]

Исходные данные:

МГц

Коэффициент умножения

кОм

Чтобы обеспечить запас стабильности на погрешность расчёта, зададимся нестабильностью тока 3-й гармоники 𝛿I= 10% . Из графика рис. 5.1 при выбранном управляющем напряжении

такая стабильность обеспечивается при

0,4 ≤

cosλ ≤ 0,6 (5.2)

Где λ – угол закрывания

Рисунок 5.1 – График зависимости отношения гармоник, нестабильности тока и коэффициента Берга от угла закрывания для утроителя частоты

Примем

Учтём предельно допустимые параметры транзистора:

(5.2)

≤ (5.3)

≥

(5.4)

Напряжение на коллекторе найдём из заданной мощности и тока:

(5.5)

Тогда:

(5.6)

Найдём коэффициент Берга

Оптимальный угол отсечки:

(5.7)

(5.8)

Тогда, в соответствии с формулами (5.2), (5.3) и (5.4):

- условие выполняется

= 1 мВт ≤ 50 мВт – условие выполняется

= 0,185 ≥ 0,008 – условие выполняется

Найдём максимальное отношение гармоник:

(5.9)

Где

- напряжённость коллектора

- величина напряжения источника питания

Из графика рис. 5.1:

> 0,4 (5.10)

Тогда окончательно зададим угол закрывания:

0,55 (5.11)

Рассчитаем сопротивление обратной связи:

Из рис. 5.3 для низкочастотного приближения (выберем ωτ=1, т.к. в рабочих режимах постоянная составляющая мало зависит от частоты и и при выбранном значении ωτ=1 ошибка не превышает 10%) при

0,55. Выберем

Рисунок 5.3 – зависимость коэффициента

от

Тогда рассчитаем минимальное сопротивление обратной связи:

(5.12)

Тогда сопротивление эммитера:

(5.13)

Произведём расчёт схемы по постоянному току:

(5.14)

Напряжение отсечки идеального транзистора:

(5.15)

Где:

∧ =

(5.16)

Для схемы с постоянным углом отсечки принимаем

Тогда по формулам найдём:

(5.17)

И тогда:

(5.18)

(5.19)

(5.20)

(5.21)

Рассчитаем параметры резонансного фильтра.

При нахождении величин индуктивности катушки и ёмкости конденсатора, я руководствовался величиной добротности: не слишком маленькой для достижения нужной избирательности фильтра и не слишком большой для упрощения конструкции фильтра.

По формуле для резонансной частоты фильтра:

(5.22)

подберём значения ёмкости и индуктивности:

C = 100 пФ

L = 4 мкГн

Тогда найдём добротность контура, приняв сопротивление потерь