Выполнение третьего пункта курсовой работы начнем с определения частоты настройки контура резонансного усилителя, которую позволяет найти номер и параметры гармонической составляющей спектра выходного сигнала фильтра верхних частот, которая является входным сигналом УРЧ, т.е
(3.1)
где и – амплитуда и начальная фаза гармоники с частотой:
- – резонансная частота настройки контура УПЧ.
Учитывая равенство 3.2:
(3.2)
Получим значение
Амплитудно-частотную характеристику УРЧ целесообразно определять как функцию удвоенной относительной расстройки частоты, а именно:
(3.3)
Следовательно, .
где – резонансная частота настройки контура. В этом случае выражение для АЧХ УРЧ имеет вид:
(3.4)
где – эквивалентное сопротивление нагрузки резонансного усилителя; – внутреннее сопротивление транзистора; – активное сопротивление контура на резонансной частоте; – крутизна вольт- амперной характеристики транзистора; – эквивалентная добротность контура.
|
|
Рассчитаем необходимые показатели для построения графика АЧХ резонансного усилителя (УРЧ) в следующем порядке:
1. Определим внутреннее (выходное) сопротивление транзистора в рабочей точке:
(3.6)
2. Рассчитаем активное сопротивление контура на резонансной частоте:
=0.52 ∙15.9∙50=199 (ОМ) (3.7)
где – коэффициент включения контура, – характеристическое сопротивление контура; – добротность контура; – индуктивность контура
3. Рассчитаем эквивалентное сопротивление нагрузки резонансного усилителя Rэкв по формуле 3.8:
(3.8)
4. Вычислим значение эквивалентной добротности по формуле 3.9:
(3.9)
Qэкв=49.7
5. Определим значение крутизны вольт-амперной характеристики транзистора в рабочей точке по формуле 3.10:
(3.10)
S=0.03
Подставим в 3.4 рассчитанные значения параметров и получим конкретное выражение для АЧХ усилителя, в соответствии с которым строится график АЧХ (рис.3.1).
(3.11)
Следует обратить внимание на то, что АЧХ является симметричной относительно .
Рис.3.1 График АЧХ УРЧ
Полоса пропускания резонансного усилителя составляет величину
(3.12)
или иначе
(3.13)
Следовательно, ∆ω=106.6 (кГц); ∆f=17.1 (кГц).
После вычисления полосы пропускания усилителя необходимо проверить условия:
и (3.14-3.15)
или
и (3.16-3.17)
Выполнение условий 3.14-3.17 соответствует условию подавления усилителем соседних гармонических составляющих спектра выходного сигнала ФВЧ.
В нашем случае, подставив числовые значения в неравенства 3.14-3.17 получим результат, доказывающий, что выбранные параметры УРЧ удовлетворяют физическому смыслу функционирования УРЧ.
|
|
Для вычисления амплитуды на выходе резонансного усилителя следует учесть, что усилитель работает в режиме отсечки коллекторного тока транзистора, т.е для расчетов необходимо использовать кусочно-линейную аппроксимацию вольт-амперной характеристики. Так как контур настроен на частоту первой гармонической составляющей в спектре тока, то амплитуда вычисляется в соответствии с выражением 3.18:
(3.18)
где – амплитуда первой гармоники в спектре тока; – функция Берга; – угол отсечки тока.
При расчете следует полагать, что усилитель работает в режиме класса В, т.е. при равенстве угла отсечки 90 градусам. Значения функции Берга приведены в таблице [1].
Получим:
Рис. 3.2 Принципиальная схема УРЧ.