ЎЗБЕКИСТОН АЛОҚА ВА
АХБОРОТЛАШТИРИШ АГЕНТЛИГИ
ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ
УНИВЕРСИТЕТИ
Жильцова О. А., Султанова М. О.
Радиоалоқа қурилмалари ва
тизимлари кафедраси
КЕНГ ПОЛОСАЛИ КУЧАЙТИРУВЧИ КАСКАДНИ
ҲИСОБЛАШ
(Курс ишини бажариш бўйича услубий маълумотнома)
Тошкент – 2008
Кириш
Ушбу услубий маълумотнома курс ишларини бажаришда ва битирув малакавий ишларини ҳисоблашда транзисторлар асосидаги кўп каскадли кенг полосали кучайтирувчи қурилмаларни ҳисоблашда фойдаланиладиган маълумотномадир. Шунингдек, кенг полосали кучайтирувчи қурилмалар ҳисобидаги кетма-кетликлари, полоса ва охирги каскадларни ҳисоблаш услублари, ҳароратни стабиллаш занжирлари, паст частотали ва юқори частотали тузатиш занжирлари, ночизиқли бузилишларни ҳисоблаш ҳамда каскад схемаларини танлаш имкониятлари келтирилган.
КУРС ИШИНИ БАЖАРИШ УЧУН ТОПШИРИҚЛАР, БАЖАРИШ
КЕТМА-КЕТЛИКЛАРИ, ТУШУНТИРИШ ҲАТЛАРНИНГ МУНДАРИЖАСИ
Курс ишини бажаришда гармоник сигналлар учун кўп каскадли кенг полосали транзисторли кучайтиргичнинг техник шартлари келтирилиб ўтилган.
Кучайтирувчи қурилмани ҳисоблаш топшириғи учун қуйидаги қийматлар берилган.
Кучайтирувчи қурилмани қуйидаги кетма-кетликда ҳисоблаш тавсия этилади:
§ Кучайтириш коэффициенти;
§ Кириш қаршилиги;
§ Гармоника коэффициенти (талаб қилинган бўлса);
§ fқ ва fю частоталардаги натижали частотавий бузилиш коэффициентлари – Мқ ва Мю.
§ Кучайтирувчи қурилма биринчи каскадининг киришдаги сигнал кучланиши Uкир1.
Uчиқ, Мқ, Мю, К (ёки еман Uкир1).
Юқорида келтирилган бандлар тушунтириш ҳатида келтирилиши зарур. Бундан ташқари, тушунтириш ҳатига кучайтирувчи қурилманинг элементлар номлари билан бирга унинг тўлиқ принципиал схемаси, мундарижаси ва қўлланиладиган адабиётлар рўйҳати киритилиши зарур. Ҳар бир бўлимдаги матнларда, мазкур бўлим учун мос схемани келтириш зарур. Барча хусусий схемаларнинг элементлари учун ҳисоблашларда келтирилганига мос равишда белгилашлар бўлиши керак. Каскадларни ҳисоблашлар бўйича унинг барча диаграммалари, графиклари ва характеристикалари келтирилиши зарур. Кучайтирувчи қурилманинг тўлиқ принципиал схемаси давлат стандарти бўйича бажарилиши керак.
1. КЕНГ ПОЛОСАЛИ КУЧАЙТИРУВЧИ
ҚУРИЛМАНИ ДАСТЛАБКИ ҲИСОБЛАШ
1.1.
Дастлабки
ҳисоблашнинг таркиби
Кенг полосали кучайтиргич (КПК) каскадлари тузилиш схемасида жойлашишига қараб учта турга бўлинади: кириш каскади, оралиқ каскадлар ва чиқиш (оҳирги) каскад. Кириш ва полоса каскадларини вазифаларига қараб кўпинча дастлабки кучайтириш каскадлари дейилади.
2.1. Расм. Кўп каскадли КПКнинг тузилиш схемаси.
Кенг полосали кучайтиргични ҳисоблаш дастлабки ҳисоблашдан бошланиб қуйидагиларни ўз ичига олиши керак:
1.2.
Кенг полосали
кучайтиргичнинг каскадлари схемасини танлаш
Чиқиш
каскадининг принципиал схемасини танлаш, чиқиш сигналининг параметрларига
ва юкламага боғлиқ бўлади. Қуйида чиқиш каскади
схемаларини танлаш учун баъзи кўрсатмалар келтирилган. Носимметрик юкламада
чиқиш каскади (масалан, кинескоп модулятори) носимметрик чиқишга
эга бўлиши зарур. Кичик юклама сиғими билан шунтланган юқори қаршиликли
юкламада (Rю >> 100 кОм), чиқиш каскади осойишталик токини эмиттерли стабиллашга эга бўлган УЭ схема
бўйича бажарилади. Агар
кучайтиргич ўтказиш оралиғига оширилган талаблар қўйилмаса (fю
<< 6 МГц), каскадда ЮЧ тузатиш элементларини қўлламасдан кенг полосали
транзистор қўллаш ва коллектордаги таъминот занжирининг юклама
қаршилигини камайтирилиши натижасида талаб этилган ўтказиш оралиғи
таъминланади. Бундай каскаднинг камчилиги, унинг юклама қаршилиги кичик
бўлганлиги сабабли ФИК кичик (3…5%) бўлишидадир. fю > 6 МГцда оддий ёки
мураккаб индуктив ЮЧ тузатишларни (4.1. расм) қўллаш мақсадга
мувофиқ бўлади. Мураккаб ЮЧ тузатишни қўллаш, оддий ЮЧ тузатиш
қўлланишидан кўра юқорироқ ФИКни таъминлайди, лекин уни
созлаш ҳам мураккаблашишини ҳисобга олиш керак.
Юклама қаршилиги кичик
бўлганда (масалан, кабель) оҳирги каскад эмиттер қайтаргич схемаси
бўйича бажарилади. Кабель транзисторнинг эмиттерига ажратувчи конденсатор
орқали уланади. Бундай каскадни ҳисоблаш [6]да келтирилган. Юқорироқ
ФИКига кетма кет бошқарувчилик икки тактли эмиттер қайтаргич
схемасига (6.1. расм) эга.
Носимметрик чиқишли ва кичик юкламага эга бўлган чиқиш каскадларининг ФИКини сезиларли ошириш В режимда ишлайдиган таркибий транзисторлардаги трансформаторсиз икки тактли каскадли схемани қўллаш орқали (≥50%) мумкин бўлади. Бундай мураккаб эмиттер қайтаргичнинг ўтказиш оралиғи кенг полосали транзисторларни ва уларнинг уланиш схемасини танлаш орқали таъминланади. Бундай каскадлар ҳисоблаш [6]да келтирилган.
Агар симметрик юклама (масалан, электрон-нурли трубканинг оғдирувчи пластинкалари) бўлса, чиқиш каскадини резисторли икки тактли схема (7.1. расм) ёки инверс схема бўйича қуриш мумкин. Параллел қўзғатишли резисторли икки тактли схемани танлаш дастлабки каскад сифатида фазани инверсловчи схемани қўллашни талаб қилади. Чиқиш каскади сифатида резисторли фазали инверсловчи схемани қўллаш мумкин. Бу ҳолда, кенг ўтказиш оралиғига эга бўлган, руҳсат этилган даражада асимметрияли ва кучланишни кучайишини таъминлайдиган эмиттерли алоқага эга бўлган фазали инверсловчи каскадни (7.2. расм) қўллаш самаралироқ бўлади.. Эмиттер алоқага эга бўлган фазали инверсловчи каскаддан фарқли равишда бўлинган юкламали фазани инверсловчи каскад кенг ўтказиш оралиғига эга бўлган ҳолда елкаларнинг катта асимметриясига эга ва кучланишни кучайтиришга йўл қўймайди. Бундай каскадни ҳисоблаш [6]да келтирилган.
Оралиқ каскад сифатида одатда, осойишталик токини эмиттерли стабиллашли ва эмиттерли ЮЧ тузатишга эга бўлган умумий эмиттерли (УЭ) резисторли каскадлар қўлланилади (10.1). Зарурат туғилганда полоса каскад схемасига паст частотали (ПЧ) тузатиш занжирини киритиш мумкин. Дастлабки кучайтириш каскадларининг сонини аниқлаш [4]да келтирилган.
Кириш каскадининг схемаси сигнал таъминотининг
ички қаршилигининг қиймати Rман орқали аниқланади. Кириш каскади схемасини қуйидаги кўрсатмаларга биноан танлаш мумкин:
-
Rман
≤ 2 кОмда, УЭли ва эмиттерли ЮЧ тузатишга эга бўлган схема;
-
2
кОм ≤ Rман ≤ 10 кОм бўлганда, УКли (эмиттер қайтаргич) схема;
-
Rман
≥ 10 кОм бўлганда, истокли қайтаргич [6].
1.3.
Каскадлардаги
руҳсат этилган частотавий бузилишлар
Паст частоталардаги частотавий бузилишлар
ажратувчи сиғим Са ва эмиттерли стабиллаш занжиридаги сиғим Сэ
таъсири орқали киритилади. Бу элементларни ҳисоблашда
қуйидаги руҳсат этилган частотавий бузилиш коэффициентларини
қўллаш мумкин:
-
Са
сиғими таъсири орқали киритиладиган частотавий бузилиш коэффициенти, Мқ.а. = 1,03…1,04;
-
Сэ
сиғими таъсири орқали киритиладиган частотавий бузилиш
коэффициенти, Мқ.э. = 1,03…1,05.
Юқори частоталарда частотавий бузилишлар асосан каскаднинг кириш динамик сиғими орқали киритилади. Эмиттер қайтаргич учун кириш занжири орқали киритиладиган частотавий бузилиш коэфициентининг қийматини Мю.эқ = 1,06 деб олиш мумкин. Қайтаргичнинг чиқиш занжири эса частотавий бузилишни умуман киритмайди, деб ҳисоблаш мумкин. Бошқа турдаги каскадларига кириш ва чиқиш занжирлари томонидан киритилаётган бузилишлар кейинги бўлимда кўрсатилган формулалар бўйича аниқланади. ЮЧ тузатиш занжирини киритаётганда шуни назарда тутиш керакки, чиқиш каскадидаги индуктив ЮЧ тузатиш ЮЧ соҳасида чиқиш занжирида ўзи киритадиган бузилишларни компенсациялайди. Каскаднинг кириш занжири орқали киритиладиган бузилишларни, схеманинг олдинги каскадига эмиттерли ЮЧ тузатиш киритиш орқали компенсациялайди.
2. КЕНГ ПОЛОСАЛИ КУЧАЙТИРГИЧНИНГ ЧИҚИШ
КАСКАДИНИ ЭЛЕКТР ҲИСОБЛАШ УЧУН УМУМИЙ КЎРСАТМАЛАР
2.1.
Чиқиш
каскадининг вазифаси, ҳисоблашнинг таркиби
Кенг полосали
кучайтиргичнинг чиқиш каскади ташқи юкламада бузилиш руҳсат
этилган даражада бўлганда, талаб этилаётган сигнал сатхини Uчиқ олишни таъминлаши керак.
Каскадни ҳисоблаш учун
берилган қийматлари қуйидагилар ҳисобланади: Uчиқ, Rю,
Сю (агар юклама сиғимли бўлса), fқ, fю, Мқк, Мюк, Кг, Ем
(агар Кг ва Ем берилган бўлса).
Мқк қиймат каскаднинг
схемасига боғлиқ ва 2.3. бўлимдаги кўрсатмаларга асосан, қуйи
частота соҳасига унинг элементлари орқали киритилаётган частотавий
бузилиш коэффициентларининг руҳсат этилган қийматларини кўпайтириш
орқали аниқланади. Мюк нинг қийматини эса кучайтиргич учун
берилган, частотавий бузилишнинг руҳсат этилган қийматининг ярмига
тенг, деб қабул қилса бўлади: Мюк = 0,5 Мю.
Чиқиш каскадини
ҳисоблаш қуйидаги босқичларни ўз ичига олиши керак:
- транзистор турини ва ишлаш режимини танлаш;
- транзистор коллектори таъминот занжиридаги юклама қаршилигини ҳисоблаш;
- ЮЧ тузатиш занжирини ҳисоблаш;
- каскаднинг
асосий энергетик кўрсаткичларини ҳисоблаш: К, Р~, Р0, η;
- каскаднинг кириш қаршилигини ҳисоблаш Rкирк;
- таъминот манбаи ва стабиллаш занжирларини ҳисоблаш;
- Кгни ҳисоблаш (агар Кг нинг қиймати берилмаган бўлса);
- таъминот манбаининг зарур кучланишини ҳисоблаш (агар Ем нинг қиймати берилмаган бўлса).
Қуйида кенг полосали каскадларнинг баъзи турларини ҳисоблаш усуллари келтирилган.
2.2.
Оҳириги
каскаднинг транзисторини танлашга кўрсатмалар
Кенг полосали кучайтиргичларнинг каскадларидаги транзисторлар қуйидаги шартлар бўйича маълумотномадан танланади.
1. УЭли схема учун чегаравий частота fчег ≥ 10fю шарти бажарилиши керак, бу ерда fчег – транзисторлар бўйича маълумотномаларда келтирилган УЭ схемаси учун транзисторнинг чегаравий частотаси.
Агарда маълумотномаларда УБ схемаси учун чегаравий частотасининг қиймати кўрсатилган бўлса fh2Iб, у ҳолда fЧЕГ = fh2Iб /m бўлади, бу ерда дрейфли транзисторлар учун m = 1,6 ёки дрейфсизи учун m = 1,2.
Агар ЮЧ fю да, ток бўйича узатиш коэффициентининг модуль қиймати /h2IЭ/ кўрсатилса, у ҳолда fЧЕГ = /h2IЭ/fЮ бўлади.
2. Транзисторнинг коллектор-эмиттеридаги максимал руҳсат этилган кучланиши UК.МАКС ≥ 2,5 Uчиқm шартга мос келиши керак, бу ерда Uчиқm – чиқиш кучланишининг амплитудаси; Uчиқm = 1.41Uчиқ.
3. Транзистор коллекторининг максимал руҳсат этилган токи
IК.МАКС ≥ 2 IКО (3.1), шартни қаноатлантириши керак,
бу ерда IКО осойишталик нуқтасидаги коллектор токи, у (4.3) формула бўйича аниқланади.
fЧЕГ, UК.Э.МАКС, IК.МАКС нинг қийматлари транзисторнинг паспорт маълумотларида келтирилган.
Танланган транзистор учун маълумотномадан кейинги ҳисоблашлар учун зарур бўладиган параметрлар ёзиб олинади:
- ток бўйича узатиш коэффициентининг максимал ва минимал қийматлари h2IЭ.МАКС, h2IЭ.МИН;
- базадаги хажмий қаршилик rб;
- коллектор ўтиш сиғими Ск;
- токни кучайтиришнинг чегаравий частотаси fЧЕГ.
3. УМУМИЙ ЭМИТТЕРЛИ, ЮҚОРИ
ҚАРШИЛИКЛИ ЮКЛАМАЛИ ВА ПАРАЛЛЕЛ ЮЧ ТУЗАТИШЛИ ЧИҚИШ КАСКАДИ
Каскаднинг принципиал схемаси 4.1. расмда кўрсатилган [2, 228 бет]
УЭ резисторли каскадининг принципиал схемаси 4.1.:
а) оддий параллелли ЮЧ тузатиш,
б) мураккаб ЮЧ тузатиш.
Каскадни қуйидаги кетма кетликда ҳисоблаш мумкин.
1. Коллекторнинг таъминот занжиридаги юклама қаршилигининг тахминий қиймати аниқланади.
RK = ХЮ/(2πfЮCO), (4.1)
бу ерда СО – каскаднинг чиқиш сиғими ва у қуйидагига тенг
СО = СК + СМ + СН ≈ СМ + СН,
СК – транзисторнинг коллектор ўтишидаги сиғими,
СМ – монтаж сиғими, СМ = 5…7 пФ,
ХВ – YВК = I/MВК нинг қиймати учун 4.2. расмдаги график орқали топилган нормаллаштирилган частота [2, c.230].
ХЮ катталик 4.2. расмда кўрсатилганидек, характеристика орқали аниқланади. Бунда ЮЧ соҳадаги частотавий характеристиканинг керакли шаклда бўлганда, ЮЧ тузатиш коэффициентининг қийматига «а» мос тушади. RK нинг қаршилигини ошириш мақсадида ушбу нуқтани характеристиканинг энг баланд нуқтасига нисбатан ўнг томондан танлаш зарур.
RK нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
4.2. расм. Параллел ЮЧ тузатишли каскаднинг меъёрлаштирилган частотавий характеристикалари.
2. Транзисторнинг иш режими ҳисобланади. Унинг учун қуйидаги катталикларни аниқлаш зарур:
- чиқиш токининг амплитудавий қиймати қуйидагича ҳисобланади
IKm = Uчиқm/RH~ , (4.2)
бу ерда Uчиқm (3.1) формула бўйича аниқланади
RЮ~ – юкламанинг ўзгарувчан ток бўйича эквивалент қаршилиги,
RЮ~ = RKRЮ/(RK+RЮ)) ≈ RK (RЮ>>RK учун);
- осойишталик нуқтасидаги коллектор токи қуйидагича ҳисобланади
IКО = (1,2…1,3)IKm (4.3)
- осойишталик нуқтасидаги кучланиш қуйидагича ҳисобланади
UKO=1,2 Uчиқm (4.4)
3. 3.2. бўлимдаги кўрсатмага асосан транзистор танланади, унинг зарур қуйидаги параметрлари маълумотномадан ёзиб олинади: h21э.макс, h21э.мин, r′б, СК, fЧЕГ.
4. СО = СК+СМ+СН нинг қиймати учун (4.1) формула бўйича RK қаршилиги аниқлаб олинади. RK нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
5. Тузатувчи LК индуктивлик қуйидагича аниқланади
LK=a∙СO∙R2K
, (4.5)
бу ерда a – ЮЧ тузатиш
коэффициенти, 4.2. расмдаги график орқали аниқланади
Баъзи ҳолатларда (f ≤ 6 МГц бўлганда) индуктив ЮЧ тузатишни ишлатмаслик мумкин. Бунда RK қаршилик fЮ частотада каскаднинг чиқиш занжири томонидан киритилаётган руҳсат этилган частотавий бузилишларини таъминлаш шарти орқали қуйидагича ҳисобланади:
(4.6)
6. Каскаднинг энергетик кўрсаткичларни ҳисоблашда кириш ва чиқишнинг динамик характеристикалари чизилади. Ўзгарувчан ток учун (4.3. расм) [2, 126 бет].
а)
б)
4.3. расм. Чиқиш каскадининг чиқиш (а) ва кириш (б) динамик характеристикалари.
4.3. расм графигидаги юклама чизиғи осойишталик нуқтаси «0» ва абсцисса ўқида ётувчи кучланиши UK=UKO + IKO ∙ RЮ~ ≈ UKO + IKO ∙ RK бўлган нуқта орқали ўтади.
Юклама чизиғида (4.3.а расм) иш оралиғи соҳасининг чегаралари бўлган «1» ва «2» нуқталар аниқланади. Бу нуқталарда кучланиш қуйидаги қийматларга тенг бўлади:
UK.МИН=UKO - Uчиқm («1» нуқта)
UK.МАКС=UKO+Uчиқm («2» нуқта)
Бу нуқталарда 4.3.а ва 4.3.б расмдаги графикларда кўрсатилганидек Iб.макс, Iб.мин,Uбэ.макс,Uбэ.мин катталиклар аниқланади. Осойишталик нуқтасида IбО силжиш токи ва UбЭО силжиш кучланиши аниқланади.
7. Каскаднинг асосий параметрлари ва кўрсаткичларини ҳисобланади:
- кучланиш бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади
К=Uчиқm/Uбm (4.7)
бу ерда Uбm – кириш кучланишининг амплитудаси қуйидагича ҳисобланади
Uбm=(UбЭ.МАКС-UбЭ.МИН)/2 (4.8)
- ток бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади
КТ=Iкm/Iбm, (4.9)
- бу ерда Ikm – чиқиш токининг амплитудаси қуйидагича ҳисобланади
Iкm=(IК.МАКС – IК.МИН)/2 (4.10)
- кириш токининг амплитудаси қуйидагича ҳисобланади
Iбm = (Iб.МАКС – Iб.МИН)/2 (4.11)
- қувват бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади
КМ=К∙КТ; (4.12)
- транзисторнинг кириш қаршилиги қуйидагича ҳисобланади
RКИР.Э= Uбm/Iбm; (4.13)
- транзистор чиқиш занжирининг ФИКи қуйидагича ҳисобланади
ή = 0,5∙ψξ , (4.14)
бу ерда ψ – коллектор токидан фойдаланиш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади
ψ= Iкm/IKO ,
ξ – коллектор кучланишидан фойдаланиш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади
ξ=Uкm/UKO,
8. Эмиттерли стабиллаш занжиридаги қаршилик қуйидагича ҳисобланади.
RЭ=ΔUЭ/IЭО≈ΔUЭ/IKO , (4.15)
бу ерда ΔUЭ – RЭ даги руҳсат этилган кучланишнинг пасайиши қуйидагича ҳисобланади
ΔUЭ=(0,1….0,2)∙UKO,
9. Таминот таъминотининг керакли кучланиши аниқланади.
ЕМ=UKO + IKO(RK+RЭ) (4.16)
ЕМ нинг қиймати бутун сонгача яхлитланади.
10. Кучланиш бўлгичининг R1, R2 қаршиликлари (4.1. расм) қуйидагича ҳисобланади.
R2= (UбЭ.О + ΔUЭ)/IБЎЛ, (4.17)
где IБЎЛ – бўлгич токи, IБЎЛ = 10 IбО,
R2 нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
R1=(ЕМ/IБЎЛ) - R2 (4.18)
R1 нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
11. Зарур бўлганда сўндирувчи СФRФ фильтр қуйидагича ҳисобланади (агар Ем берилган ва унинг қиймати Ем нинг (4.16) формула орқали ҳисобланган қийматидан катта бўлса).
RФ=ΔUФ/IФ = (ЕМ - Е′М)/IФ, (4.19)
бу ерда Е′М – (4.16) формула бўйича топилган ЕМнинг қиймати,
IФ - RФ қаршилиги орқали оқиб ўтадиган ўзгармас токлар йиғиндисига тенг бўлган фильтр токи.
Фильтрнинг сиғими қуйидагича ҳисобланади
СФ ≥10/(2fҚ∙RФ). (4.20)
RФ, СФ қийматлари давлат стандарти бўйича танланади.
12. ПЧ соҳасига частотавий бузилишлар киритаётган схеманинг реактив элементлари қуйидагича ҳисобланади:
(4.21)
(4.22)
бу ерда МПР, МПЭ – fП паст частотадаги СА2 и СЭ сиғимлари томонидан киритилаётган частотавий бузилишларнинг руҳсат этилган қиймати. МПР, МПЭ ларнинг қийматлари 2.3. бўлимдаги кўрсатмаларга асосан танланади.
SЭС –эмиттер занжиридаги токнинг эгрилиги қуйидагича ҳисобланади:
SЭС = (I+h2IЭ)/(RКИР.Э+RМАН), (4.23)
RМАН – чиқиш каскади учун таъминот сигналининг қаршилиги. СА, СЭ ларнинг қийматлари давлат стандарти бўйича танланади.
5. МУРАККАБ ЮЧ ТУЗАТИШЛИ
ЧИҚИШ КАСКАДИНИ ҲИСОБЛАШ АФЗАЛЛИКЛАРИ
Мураккаб ЮЧ тузатишли каскаднинг принципиал схемаси 4.1.б расмда кўрсатилган. L1, L2 индуктивликлар параллел кетма-кет ёки мураккаб ЮЧ тузатишнинг элементларидир. Бундай тузатишни қўллаш Rк қаршилигини 4.1.а расмда кўрсатилган схемадаги қийматига нисбатан ошириш имконини беради ва бу билан ўрта частоталарда каскаддаги кучайтиришни ва каскаднинг ФИКини оширади. L1 индуктивлиги каскадни юклайдиган СО сиғимини иккита С1 ва С2 ташкил этувчилари бўлади. Бу сиғимлар L1 ва L2 индуктивликлар шунингдек, мос актив қаршиликлар билан бирга резонанс тизимни ҳосил қилади. Бунда ЮЧ соҳада каскаднинг АЧХсини кўтарилиши таъминланади.
Мураккаб ЮЧ тузатишли каскадни, фақат ЮЧ тузатиш занжиридаги RK, R1, L1, L2 элементларни ҳисоблашдан ташқари оддий ЮЧ тузатиш каскадини ҳисоблаш услубида амалга ошириш мумкин. Бу элементлар 5.1.а ва 5.1.б расмдаги графиклар ёрдамида аниқланади [2, 233 бет].
а)
б)
5.1. расм. Мураккаб ЮЧ тузатишли резистор каскадининг умумлашган частотавий характеристикалари (а), мураккаб ЮЧ тузатишли резисторли каскадларнинг ҳисоблаш коэффициентларини аниқлаш учун графиклар (б).
1. Сиғимлар С1 ва С2 қуйидагича ҳисобланади.
С1 = СК + 0,5 СМ ; С2 = СЮ + 0,5 СМ.,
бу ерда СМ – монтаж сиғими, СМ = 5…7 пФ.
2. Коэффициент n қуйидагича ҳисобланади.
n=С1/(С1+ С2)
5.1.а расмдаги графикдан кўриниб турибдики, n=0,59 қийматда каскаднинг АЧХси энг катта кучайтириш оралиғига эга бўлади. Агар n > 0,59 бўлса, у ҳолда RЮ юкламага параллел қўшимча С′Ю сиғимини улаш керак бўлади, бу билан Со нинг қиймати СО = С1/n = С1/0,59 гача ошади. Бунда қўшимча сиғим С′Ю = СО – СЮ га тенг бўлади.
3. RК қаршилик қуйидагича ҳисобланади.
RК = XЮ /(2πfЮ∙CO).
(мисол сифатида 5.1.а расмдаги графикда YВК=1/MBK=0.95 и n=0.59 бўлганда Хюнинг жойлашиши кўрсатилган). RК катталиги давлат стандарти бўйича танланади.
4. 5.1.б расмдаги график бўйича n-нинг талаб этилган қиймати учун ЮЧ тузатиш а1, а2, b1 коэффициентлари аниқланади.
5. L1 индуктивликни шунтлайдиган R1 қаршилик қуйидагича ҳисобланади.
R1=XЮ/(2πfЮ∙CO∙b1)
R1нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
6. Кетма кет ЮЧ тузатишнинг индуктивлиги L1 ва параллел ЮЧ тузатишнинг индуктивлиги L2 қуйидагича ҳисобланади:
L1= a1∙CO∙R2K, L2=a2∙CO∙R2K
.
6. КЕТМА КЕТ БОШҚАРАДИГАН ИККИ ТАКТЛИ ЭМИТТЕР ҚАЙТАРГИЧ
Каскаднинг принципиал схемаси 6.1. расмда кўрсатилган [2, 251 бет]. Каскад ишлашининг ҳос ҳусусияти транзисторларни кетма-кет бошқариш (қўзғатиши) ҳисобланади. Бунда кириш кучланиши УКли схемада уланган VT1 бошқариш транзисторига берилади. VT1 коллекторидаги инверсланган кучланиш VД1 стабилитрон орқали УЭли схема бўйича уланган VT2 транзисторининг базасига берилади, натижада транзисторлар қарама-қарши фазаларда ишлайди. VT1 ва VT2 транзисторлар бир ҳил турда бўлиб, иккаласи ҳам А режимда ишлайди. Бу схеманинг оддий эмиттер қайтаргич схемасидан афзаллиги унинг ФИКининг юқорилигидадир, чунки VT1 ва VT2 транзисторларининг чиқиш токлари RЮ юклама қаршилиги орқали бир томонлама оқиб ўтиб йиғилади, бу юкламада ҳосил бўлаётган сигнал қуввати ва каскаднинг ФИКини ошишига олиб келади.
6.1. расм. Кетма кет бошқарадиган икки тактли эмиттер қайтаргичининг принципиал схемаси.
Каскадни қуйидаги кетма-кетликда ҳисоблаш мумкин.
1. Ҳар бир транзистор бераётган чиқиш токининг амплитудаси қуйидагича аниқланади:
Iкm1=Iкm2=Iкm=(1,41UЧИҚ)/RЮ.
2. Ҳар бир транзистор учун осойишталик нуқтасидаги коллектор токи IKO=IKO1=IKO2=(1,3...1,5)Iкm формула орқали аниқланади.
3. 3.2. бўлимдаги кўрсатмалар бўйича VT1 ва VT2 транзисторлари маълумотномадан танланади ва унинг h2IЭ.МАКС, h2IЭ.МИН,r′б параметрлари ёзиб олинади.
4. Эмиттерли стабиллаш занжиридаги RЭ қаршилик қуйидагича аниқланади:
RЭ≈ΔUЭ/IKO,
бу ерда ΔUЭ – RЭ қаршилигидаги кучланишнинг руҳсат этилган пасайиши, ΔUЭ=(0,1…0,2)UЧИҚ
5. Икки тактли схеманинг елкаларини симметриялашуви шартига кўра RК қаршилиги қуйидагича аниқланади [4].
RK = (1/Y2IЭ) + RЭ,
бу ерда Y2IЭ – VT1 и VT2 транзисторларининг тўғридан тўғри ўтказувчанлиги
Y2IЭ = h2IЭ/h11Э,
h11Э – УЭ транзисторнинг кириш қаршилиги,
h11Э = rб+[(0,026/IКО(A))]∙(1+h2IЭ).
h2IЭ =
RK қаршилиги давлат стандарти бўйича танланади.
6. VT1 транзисторининг осойишталик нуқтасидаги кучланиш UKOI=1,2UЧИҚm1, тенг деб олинади.
бу ерда UВЫХm1 - VT1 транзисторининг чиқиш кучланиши амплитудаси қиймати UЧИҚm1=Iкm∙(RЮ+RK).
7. VT1 транзисторининг чиқиш ва кириш динамик характеристикалари чизилади (4 бўлимнинг 6 пунктига қаранг, бу ерда RЮ~= RK + RЮ, UЧИҚm=UЧИҚm1). Бу графиклар ёрдамида IбоI, UбэоI, Iбm(4.11), Uбm (4.8), KОЭ (4.7) ларнинг қийматлари аниқланади.
8. УКли схемаси бўйича уланган VT1 транзисторининг кучланиш бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича ҳисобланади КОК = КОЭ/(1+КОЭ).
9. VT1 транзистори киришдаги кучланишнинг зарур бўладиган амплитуда қиймати қуйидаги формула орқали аниқланади UКИРm = UЧИҚm1/KOK.
10. Таъминот манбаининг кучланиши ЕМ = 2(UKOI+IKO∙RK) формула бўйича аниқланади. ЕМ нинг қиймати бутун қийматга қадар яхлитланади.
11. VT1 транзисторининг база занжиридаги қаршилик Rб=(0,5ЕМ-Uбэ1)/Iб01 формула бўйича аниқланади. Rб нинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
12. Маълумотномадан номинал стабиллаш кучланиши қийматига эга бўлган VД1стабилитрон танланади UCT ≥ 2UKO1. Унинг дифференциал rCT қаршилигининг қиймати ёзиб олинади.
13. VT2 транзисторининг осойишталик кучланиши қуйидагича аниқланади UKO2 = 0,5 ЕМ -IKO∙RЭ.
14. VT1 ва VT2 транзисторларининг статик характеристикаси графиги бўйича, VT2 транзисторининг IKO, UKO2 координаталарга эга бўлган осойишталик нуқтасида Iбо2 силжиш токининг қиймати аниқланади.
15. VT2 транзисторнинг бўлгичи қуйи елкасининг R1 қаршилиги қуйидаги формула орқали аниқланади:
R1 = (ЕМ/IБ) - (rCT + RK),
бу ерда IБ – VT2 база занжиридаги бўлгич токи IБ=10 Iбо2.
R1 қаршилиги давлат стандарти бўйича танланади.
16. Юклама занжиридаги ажратувчи сиғим қуйидаги формула орқали ҳисобланади:
бу ерда RЧИҚ.УК
– УКли VТ1нинг чиқиш қаршилиги RЧИҚ.УК = 1/SЭС
SЭС – эмиттер токининг эгрилиги,
SЭС = (1+h21Э)/(RМАН+RКИР.Э);
RМАН – чиқиш каскади учун сигнал таъминотининг қаршилиги;
RКИР.Э – УЭли VT1 кириш қаршилиги, RКИР.Э= Uбm1/Iбm1;
MПА2 – fП паст частотадаги СА2 сиғими орқали кираётган частотавий бузилишнинг руҳсат этилган қиймати.
17. Икки тактли эмиттер қайтаргичнинг ФИКи қуйидагича ҳисобланади
7. СИММЕТРИК ЧИҚИШЛИ ЧИҚИШ
КАСКАДЛАРИ
7.1. Симметрик чиқишли каскадларнинг
турлари
Кенг полосали кучайтиргичда симметрик чиқишли чиқиш каскади сифатида икки тактли УЭли резисторли каскад ёки кенг ўтказиш поласасига эга бўлган трансформаторсиз фазаинверс каскадларини (ФК) қўллаш кўрсатма этилади. Бундай каскадларга эмиттер алоқали ФК, юкламали бўлинган ФК ва бошқалар киради. Эмиттер алоқали ФК кучланиш бўйича кучайтиришга бўлинган юкламали ФКга нисбатан ва елкаларнинг кам асимметриялигига эга. Симметрик чиқишли икки турдаги каскадларни ҳисоблаш бўйича услубий кўрсатмалар келтирилади.
7.2. Икки тактли УЭли резисторли каскадни
ҳисоблаш бўйича кўрсатмалар
Каскаднинг принципиал схемаси 7.1. расмда кўрсатилган [2. 157 бет]. Каскадда ҳар бир транзисторнинг база занжиридаги алоҳида бўлгич (R1, R2 и R3, R4) ва умумий RЭО резистор орқали транзисторларни ишчи нуқтасини эмиттерли стабиллаш қўлланилган. Ҳар бир транзисторнинг эмиттер занжиридаги кичик қаршиликли резисторлар (R′Э=R′′Э=1...2 Ом), транзисторларнинг параметрлари ўзгарганида икки тактли схеманинг елкаларини мувозанатини (балансини) бузилишини камайтириш учун мўлжалланган. VT1 ва VT2 транзисторлари бир ҳил турда ва А режимда ишлайди.
7.1. расм. Симметрик чиқишли резисторли икки тактли каскаднинг принципиал схемаси.
Икки тактли каскадни ҳисоблашда, бир тактли каскадни ҳисоблаш учун келтирилган (4 бўлим) услублар, формулалар ва кўрсатмалар бўйича каскаднинг бир елкаси учун ҳисобланади. Бунда фарқ Сэ сиғимни, RЭО қаршиликнинг йўқлиги натижасида VT1 ва VT2 транзисторларининг ўзгарувчан чиқиш токлари турли томонларга RЭО орқали оқиб ўтганда унда ўзгарувчан кучланишни ҳосил қилмаслигидадир.
ЮЧ тузатиш занжирини киритиш масаласи 4.1. расмда кўрсатилган бир тактли каскаддаги каби ечилади. Дастлабки каскад сифатида фазаинверс резисторли каскад танланади, масалан, [6] да келтирилган услуб каби бўлинган юкламани ФКни ҳисоблаш мумкин.
7.3. Юқори қаршиликли юкламада
ишловчи эмиттерли алоқага эга бўлган фазаинверсли каскад
Эмиттерли алоқали фазаинверсли каскаднинг принципиал схемаси 7.2. расмда кўрсатилган [1, 257 бет].
7.2. расм. Эмиттерли алоқали фазаинверсли каскаднинг
принципиал схемаси.
Эмиттер алоқали фазаинверсли каскад (ФК) иш фаолиятининг афзаллиги [1] да ёзилган. Каскадни қуйидаги кетма кетликда ҳисоблаш мумкин.
1. RKI=RK2 қаршиликларни ва LKI=LK2 тузатиш индуктивликларини (каскад схемасига параллел ЮЧ тузатиш киритилган ҳолда) ҳисоблаш, VT1 (IKOI, UKOI) транзисторнинг иш режимини танлаш, VT1 и VT2 транзисторларни танлаш 4 бўлимдаги [1-5 пунктлар] услуб орқали амалга оширилади. VT1 и VT2 бир ҳил турдаги транзисторлар ва А режимда ишлайди. Транзисторларни танлагандан сўнг RK нинг қиймати аниқланади ва давлат стандарти бўйича танланади.
2. RЭС эмиттерли алоқа қаршилиги аниқланади;
RЭС = 1/(ν∙SЭ),
бу ерда ν – каскад елкаларидаги чиқиш токларининг асимметрия коэффициетининг руҳсат этилган қиймати ν = (0,005…..0,2),
SЭ – киришдаги кучланиш бўйича эмиттер токи эгрилиги;
SЭ = (1+h2IЭ)/RКИР.Э,
RКИР.Э – УЭли VT1транзисторининг кириш қаршилиги;
RКИР.Э =r′б+rЭ(1+h2IЭ), (7.1)
rЭ – эмиттер ўтишдаги дифференциал қаршилик;
rЭ = 0,026/IKO1(A),
RЭС қаршилиги давлат стандарти бўйича танланади.
3. ЕМ нинг қиймати бутун сонгача яхлитланади.
4. VT1 транзисторининг база занжиридаги кучланиш бўлгичи R1, R2 қаршиликлари қуйидагича ҳисобланади:
R2 =UR2/IБ,
бу ерда UR2 – R2 қаршилигидаги кучланишнинг пасайиши, UR2 ≈ 2 RЭС∙IKO1;
IБ – бўлгич токи, IБ = 10 IбО1,
IбО1 – VT1 база токи, IбО1 = IKO1/h21Э.МИН.
R2 қаршилиги давлат стандарти бўйича танланади.
5. ФКнинг елкаларини руҳсат этилган асимметриясини таъминловчи VT2 транзисторининг иш режимини танлаш:
- коллектор занжиридаги осойишталик токи
IKO2 = IKOI/(1+ν);
- осойишталик кучланиши
UKO2 = ЕМ - IKO2(RK2 + 2RЭС).
6. VT2 транзисторининг база занжиридаги кучланиш бўлгичлари R3, R4 қаршиликлари қуйидагича аниқланади:
R4 = UR4/IБ,
бу ерда UR4 – R4 қаршиликда кучланишнинг пасайиши, UR4 ≈ IKO2 ∙ 2RЭС,
IБ – бўлгичнинг токи, IБ = 10∙IбО2,
IбО2 – VT2 база токи, IбО2 = IKO2/h2IЭ.МИН.
R3=(ЕМ/IБ) - R4.
R3 ва R4 қаршиликлари давлат стандарти бўйича танланади.
7. СА1, СА2, СБЛ сиғимлари частотавий бузилишларни юқотиш ва паст частоталарда схемани мувозанатлаш шартидан танланади.
бу ерда МПА = 1,02…..1,03,
СБЛ ≥ 10/(2πfП∙R4).
СА1, СА2, СБЛ конденсаторлар давлат стандарти бўйича танланади.
8. ФКнинг асосий кўрсаткичлари аниқланади:
- каскаднинг кириш қаршилиги
RКИР.ФИК = (1/RБ1+1/(2∙RКИР.Э))-1,
бу ерда RБ1 – VT1 транзистор бўлгичининг эквивалент қаршилиги,
RБ1 = (R1∙R2)/(R1+R2),
2∙RКИР.Э – бўлгич ҳисобга олинмагандаги каскаднинг кириш қаршилиги,
RКИР.Э – (7.1) формула бўйича топилган VT1 транзисторнинг кириш қаршилиги;
- ўрта частоталар соҳасидаги каскаднинг кучланиш бўйича кучайтириш коэффициенти
КЎР.ФИК = (К1ЎР+К2ЎР)/2,
бу ерда К1ЎР – УЭли VT1даги бошқариш елкасининг кучайтириш коэффициенти,
К1ЎР=(h21Э∙RK1)/(2RКИР.Э);
К2ЎР – УБли VT2даги бошқариш елкасининг кучайтириш коэффициенти,
К2ЎР = (h21б∙RK2)/h11б
h21б - VT2нинг ток бўйча узатиш коэффициенти,
h21б = h21Э/(1 + h21Э)
h11б - VT2нинг кириш қаршилиги, h11б = RКИР.Э/(1+ h21Э);
- каскаднинг чиқиш занжирининг ФИКи (бошқариш елка учун)
ή = P~ /PO = (I2Km∙RK1)/(ЕМ∙IKO1),
бу ерда IKm – (4.2) формула бўйича топилган коллектор токининг амплитуда қиймати.
8. НОЧИЗИҚЛИ
БУЗИЛИШЛАРНИ ҲИСОБЛАШ
Курс ишини ҳисоблашда гармоника коэффициенти келтирилган бўлса, унда КГ ни чиқиш каскадида бешта координаталар усули билан ҳисоблаш зарур. Бу усул билан ҳисоблаш услуби [1, 89-92 бетлар]да келтирилган.
Агар ҳисобланган КГ гармоника коэффициентининг қиймати берилган қийматдан катта чиқса, унда каскад схемасига чуқурлиги F=KГ.ҲИСОБ/КГ бўлган манфий тескари алоқа (МТА) киритиш зарур. У чиқиш каскади бераётган ночизиқли бузилишларни киритилаётган меъёргача камайтиради.
Эмиттерли алоқали ФКнинг гармоника коэффициентини VT1 транзистордаги бошқариш елкаси учун ҳисоблаш керак ва бу елкадаги чуқурлиги F = 1+SЭ∙RЭС бўлган ток бўйича кетма кет уланган МТАни бўлганлиги учун гармоника коэффициентини камайишини назарда тутиш керак бўлади.
9. fП, fЮ ЧАСТОТАЛАРДА
ЧИҚИШ КАСКАДИ ТОМОНИДАН КИРИТИЛАЁТГАН НАТИЖАЛИ ЧАСТОТАВИЙ БУЗИЛИШЛАРИНИ
ҲИСОБЛАШ
Чиқиш каскадини электр ҳисоблаш ва схема элементларини танлашдан сўнг ҳисоблашлар амалга оширилади.
Паст частоталар соҳасида частотавий бузилишлар юклама занжиридаги СА сиғим ва эмиттерли стабиллаш занжиридаги СЭ сиғим (агар улар бўлса) орқали киритилади. fП частотада каскад киритаётган натижали частотавий бузилишни қуйидаги формула орқали аниқлаш мумкин;
МП.ЧИҚ = МПА∙МПЭ,
бу ерда МПА – СА сиғим орқали киритилаётган частотавий бузилиш коэффициенти;
,
бу ерда МПЭ – СЭ сиғим орқали киритилаётган частотали бузилиш коэффициенти
,
бу ерда SЭС – (4.23) формула орқали аниқланадиган эмиттер токининг эгрилиги.
Агарда МП.ЧИҚ нинг ҳисобланган қиймати каскад учун ажратилган қийматдан катта бўлса, у ҳолда СА ва СЭ сиғимларни руҳсат этилган частотавий бузилишини таъминлайдиган қийматигача ошириш керак бўлади.
Юқори частоталар соҳасида бузилишлар каскаднинг чиқиш занжиридан орқали киритилади. Каскаднинг чиқиш занжири орқали киритилаётган частотавий бузилиш коэффициентини, ЮЧ тузатиш бўлмаган ҳолда, қуйидаги формула орқали аниқлаш мумкин;
,
бу ерда RЮ.ЭКВ – ЮЧ соҳада каскаднинг эквивалент қаршилиги,
RЮ.ЭКВ ≈
R~.
Агар каскадда оддий ёки мураккаб индуктив ЮЧ тузатиш бўлса, унда МЮ = 1/YЮ нинг қиймати каскаднинг меъёрлаштирилган АЧХси графиги (4.2. расм ёки 5.1. расм) бўйича аниқланади ва бунинг ёрдамида ЮЧ тузатиш элементлари ҳисобланади.
Каскаднинг кириш динамик сиғими киритаётган бузилиш, fЮ частотада дастлабкиги каскад киритаётган частотавий бузилишларни ҳисоблашда назарда тутилади, чунки бу сиғим оҳиридан олдинги каскадни юклайдиган СО сиғим таркибига киради.
10. КЕНГ
ПОЛОСАЛИ КУЧАЙТИРГИЧИНИНГ ДАСТЛАБКИ КУЧАЙТИРИШ КАСКАДЛАРИНИ ҲИСОБЛАШ
10.1.
Дастлабки
кучайтириш каскадининг электр ҳисоблаш учун умумий кўрсатмалар
Дастлабки кучайтириш каскади (ДКК) берилган кучайтириладиган частоталар диапазонида талаб қилинадиган кучайтиришни таъминлаши зарур. ДКК одатда кичик сигнал режимида ишлайди. Сигнал кучайтирилиши билан бир вақтда қуйидаги тенгсизликлар бажариладиган режим кичик сигнал режими ҳисобланади:
ΔIЧИҚ <<IЧИҚ ва ΔUЧИҚ<<UЧИҚ
ва ,
бу ерда ΔIЧИҚ, ΔUЧИҚ – чиқиш токи ва чиқиш кучланишини, кучайтириш жараёни вақтидаги бошланғич нуқтасидаги IЧИҚ ва UЧИҚ қийматларидан максимал оғиши.
Ψ ва ξ – кучайтирувчи элементнинг (КЭ) ток ва кучланиш бўйича фойдаланиш коэффициентлари.
Агар Ψ < 0,1…….0,3; ξ ≤ 0,1……0,2 бўлса, у ҳолда каскаднинг параметрларини осойишталик нуқтасида ҳисоблашни КЭнинг кичик сигналли параметрлари бўйича аниқланган аналитик услуб ердамида олиб бориш мумкин. Баъзи ДККларнинг қуйида келтирилган ҳисоблаш тартиби аналитик усулга мос келади.
ДККни ҳисоблаш учун берилган қийматлар қуйидагилардир, fП, fЮ, MПK, MЮK, ЕМ (чиқиш каскадини ҳисоблашда аниқланган ёки берилган), UЧИҚ = UКИР.КЕЙ (UКИР.КЕЙ – ҳисобланаётган каскаддан кейинги каскаднинг киришидаги кучланиш амплитудаси), шунингдек К1 – ўрта частоталар соҳасидаги ҳисобланаётган ДККнинг кучайтириш коэффициенти. Кириш каскадини ҳисоблаш учун юқорида келтирилган катталиклардан ташқари ЭЮК eман манбаи ва сигнал манбаининг RМАН қаршилиги ишлатилади.
ДККни ҳисоблаш тартиби:
- транзистор турини танлаш ва унинг иш режимини ҳисоблаш;
- ўзгармас ток бўйича каскаднинг таъминот манбаи занжиридаги элементларни ҳисоблаш;
- талаб қилинадиган кучайтиришни таъминлаш шартидан каскад юклама қаршилигини ҳисоблаш;
- АЧХни тузатиш занжиридаги элементларни ҳисоблаш;
- ажратувчи ва тўсувчи (блокировкаловчи) конденсаторлар сиғимларини ҳисоблаш;
- каскаднинг асосий параметрларини ҳисоблаш;
(КТ, КМ, UКИР.К, RКИР.К )
- каскадга зарур бўлган таъминот ЕМ1 кучланиши (агар чиқиш каскадини ҳисоблашда аниқланган ЕМ ҳисобланаётган каскад учун тўғри келмаса) ва таъминот занжиридаги фильтрнинг RФ СФ элементларни ҳисоблаш;
Агар кенг полосали кучайтиргичнинг чиқиш каскади етарлича кичик вольтли (Uкm≤ 5B) ва кам қувватли (Iкm ≤ 10 мА) бўлса, у ҳолда дастлабки кучайтириш каскади учун чиқиш каскадида қўлланилган кучайтирувчи элемент турини (транзисторни) ишлатиш мумкин. Акс ҳолда, дастлабки каскадлар учун бошқа турдаги транзисторларни танлашга тўғри келади, танлаш шарти асосан фақат частотавий ҳоссасига боғлиқдир (бу ерда ток ва кучланиш бўйича қўйиладиган талаблар жуда кам). Транзисторни танлаш услуби чиқиш каскадини ҳисоблашдаги услубга ўхшашдир (3.2 п.).
Транзисторнинг иш режимини танлаш. Транзистор кичик сигналлар режимида ишлаши учун, схемада стабиллаш режими билан бирга осойишталик нуқтасида қуйидагига тенг коллектор токи бўлиши керак,
IKO=(3....10)IКИР.КЕЙ (10.1)
бу ерда IКИР.КЕЙ = UКИР.КЕЙ/RКИР.КЕЙ – кейинги каскаддаги кириш токининг амплитудаси.
Агар ҳисоблашлар натижасида IKO токи 1 мАдан кичик бўлса, у ҳолда уни қуйидагича олиш керак бўлади:
- IKO = 1 мА, агар германийли транзистор қўллаш назарда тутилган бўлса;
- IKO = 3 мА, агар кремнийли транзистор қўллаш назарда тутилган бўлса.
Осойишталик нуқтасидаги UKO коллектор-эмиттер кучланишини қуйидаги боғланиш орқали танлаш керак бўлади,
UKO = (5....10)UКИР.КЕЙ (10.2)
Агар UKO кучланиши 5В дан кичик бўлса, у ҳолда асосий режимга мос келадиган UKO = 5В деб олиш керак.
(10.1), (10.2) ларда келтирилган боғланишлар орқали аниқланган IKO ва UKO нинг қийматларини яқинроқ катта бутун қийматга қадар яхлитлаш керак ва улар ҳисобланаётган ДККдаги транзисторнинг турини танлаш учун фойдаланиш зарур.
Кенг полосали ДККларнинг асосий турларини ҳисоблаш усули қуйида келтирилади.
10.2. УЭли ва эмиттерли
ЮЧ тузатишли дастлабки кучайтириш каскади
10.1. расмда каскаднинг принципиал схемаси кўрсатилган [2, 235 бет].
10.1. расм. УЭли ва эмиттерли ЮЧ тузатишли резисторли каскаднинг принципиал схемаси.
10.1. п га мос равишда транзистор турини ва унинг ишлаш режимини танлангандан
сўнг ўзгармас ток бўйича каскаднинг таъминот занжирининг элементларини R1, R2, RЭ қаршиликларининг қийматларини ҳисоблашга
ўтилади.
1. Ностабиллик коэффициентининг қиймати ST=2......5 оралиқда танланади (ST<2 бўлганда, каскаднинг фойдали иш коэффициенти камайиб кетади).
2. Қуйидаги формула бўйича RЭ нинг қиймати ҳисобланади:
RЭ = (0,1…..0,3) UKO/ IKO. (10.3)
3. База занжиридаги бўлгичнинг умумий RБ қаршилиги ҳисобланади
(10.4)
бу ерда – УЭли транзисторнинг узатиш коэффициентининг ўртача қиймати.
4. УЭли транзисторнинг кириш қаршилиги ҳисобланади,
RКИР.УЭ = r′б+26(1+ h2IЭ)/IKO, [мА] (10.5)
5. Қуйидаги формуладан R2 қаршиликнинг қиймати аниқланади,
R2 = (5....10)RКИР.УЭ (10.6)
ва унинг қийматини давлат стандартидаги қийматга яқини олинади.
6. R1 қаршилигининг қиймати қуйидаги фолмула бўйича ҳисобланади,
R1 = R2∙RБ/(R2 – RБ). (10.7)
Шунингдек, унинг қийматини давлат стандартидаги қийматга яқини олинади.
Эмиттерли ЮЧ тузатиш схемасидаги тузатувчи элементнинг вазифасини қуйидаги формула орқали аниқланадиган СЭК конденсатори бажаради.
10.2. [2, 285] расмдаги графикдан d, σ , ХЭ ларнинг қийматлари аниқланади (аввалдан Y=1/МВК ҳисобланади).
10.2. расм. Эмиттерли ЮЧ тузатишли каскаднинг АЧТини яқинлаштирилган оиласи.
СЭК нинг ҳисобланган қиймати бўйича, бу сиғимнинг ўрта ва қуйи частоталар соҳасида реактив қаршилиги юқори (ёки уни йўқ деб ҳисоблаш мумкин), яъни каскадда ток бўйича кетма-кет бўлган манфий тескари алоқа (МТА) таъсир қилади. Буни ҳисобга олган RК резисторининг қаршилигини талаб этилаётган кучайтириш коэффициентининг К1 таъминлаш шарти бўйича қуйидаги тартибда ҳисобланади.
1. Эмиттер токининг эгрилиги қуйидагича ҳисобланади:
SЭ = (1+h21Э)/RКИР.ОЭ.
2. Ўзгарувчан ток бўйича коллектор занжирининг эквивалент юклама қаршилиги. МТАли каскадда талаб этилаётган К1 кучайтириш коэффициентининг олиниш шартига асосан ҳисобланади.
RK~ = K1RКИР.ОЭ(1+SЭRЭ)/h21Э.
3. RК қаршилигининг қиймати қуйидагича ҳисобланади,
RK = RКИР.КЕЙ RK~/( RКИР.КЕЙ - RK~)
ҳамда унинг қиймати давлат стандарти бўйича танланади.
Барча қаршиликларнинг қийматлари ҳисоблангандан сўнг, каскаднинг талаб қилинадиган таъминот манбаи кучланиши ҳисобланади.
EМ1 = UKO+IKO(RЭ+RK). (10.8)
Агарда ҳисобланган қиймат EМ1 > EМ ёки EМ1 < EМ/2 бўлса, у ҳолда каскадни таъминлаш алоҳида кучланиши EМ1 (катта бутун қиймати томон яхлитланади) бўлган таъминот манбаидан амалга оширилади.
Агар EМ/2 < EМ1 < EМ бўлса, у ҳолда оҳирги каскад таъминот манбаининг кучланиши ҳисобланган каскаднинг таъминот манбаи учун етарли бўлади, UФ = Eп - Eп1 кучланиши эса, ҳисобланган ва кенг полосали кучайтиргичнинг кейинги каскади орасига уланган фильтр қаршилигида камайтирилади.
Ажратувчи С1 ва С2 конденсаторларнинг сиғимлари (10.1. расм) қуйидаги формулалар бўйича ҳисобланади:
(10.9)
(10.10)
бу ерда МПА1, МПА2 – fП паст частотада С1 и С2 сиғимлари орқали киритилаётган частотавий бузилишнинг руҳсат этилган қиймати (кўпинча МПА1=МПА2=);
- ҳисобланган каскаднинг кириш қаршилиги,
RКИР.ТА = RКИР.УЭ + (1+h21Э)RЭ – ток бўйича кетма кет МТАли каскаддаги УЭли транзисторнинг кириш қаршилиги.
Каскаднинг ток бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича аниқланади:
КТ = h2IЭminRK~/ RКИР.КЕЙ. (10.11)
Каскаднинг қувват бўйича кучайтириш коэффициенти қуйидагича аниқланади:
КҚ = К1∙КТ. (10.12)
Каскаднинг кириш кучланиши қуйидагича аниқланади:
UКИР.К = eман/(1+RМАН/RКИР.К). (10.13)
10.3. УЭли ва ПЧ тузатишли дастлабки
кучайтириш каскади
УЭли ва АЧХли ПЧ тузатишли, RФСФ занжирли бўлган биполяр транзистор асосидаги резисторли каскади 10.3. расмда кўрсатилган [2, 224 бет].
Транзисторнинг тури ва унинг иш режимини танлаш 10.2 пунктда келтирилган кетма-кетликка ўхшаш олиб борилади.
Таъминот манбаи занжирининг R1, R2, RЭ элементларини 10.2 пунктдаги каби элементларни ҳисоблашларга ўхшаш амалга оширилади.
10.3. расм. УЭли, АЧХли ва ПЧ тузатишли, таъминот манбаи занжиридаги RС-занжирли каскаднинг принципиал схемаси.
RК ни ҳисоблаш бирмунча бошқача бўлади, чунки 10.3. расмда кўрсатилганидек амалга оширилади. СЭ сиғимининг қиймати катта бўлганлиги учун манфий тескари алоқа мавжуд бўлмайди.
Ўзгарувчан ток бўйича коллектор занжиридаги эквивалент юклама қаршилиги қуйидагича ҳисобланади,
RK~= K1RКИР.К/h2Iэmin,
бу ерда, - МТАсиз УЭли каскаднинг кириш қаршилиги.
RБ – бўлгичнинг умумий қаршилиги (10.4. пуктга қаранг).
Ҳисобланаётган каскаднинг K1кучайтириш коэффициентига эга бўлганда RK резисторининг қаршилиги қуйидагича ҳисобланади:
RK=RКИР.КЕЙ RK~/(RКИР.КЕЙ - RK~)
Ҳисобланаётган схеманинг 1 нуқтадаги ЕМ1 таъминот манбаи кучланиши (10.3. расм) (10.8.) формула орқали аниқланади.
RФ резисторининг қаршилиги (4.19.) формула бўйича аниқланади. СФ конденсаторининг сиғими эса, бу ҳолда тузатиш элементи васифасини бажаради ва қуйидаги формула орқали аниқланади:
СФ = mXП/(2πfПRФ).
Бунда, m ва XП нинг қийматлари Y=1/MПC ни олдиндан ҳисоблангандан кейин 10.4. расмда [2, 226 бет] кўрсатилган меъёрлаштирилган график орқали аниқланади,
бу ерда, МПС=МПК/(МПА1∙МПА2), бонабарин, бу ерда МПА1=МПА2=1,06….1,12 олинади.
10.4. расм. ПЧ тузатишли каскаднинг келтирилган частотавий характеристикалари.
СЭ конденсаторнинг сиғими 4.22. формула бўйича ҳисобланади
С1 ва С2 ажратувчи конденсаторларнинг сиғимлари (10.9) – (10.10) формулалари бўйича ҳисобланади, КТ, КМ кучайтириш коэффициентларининг ва UКИР.К кириш кучланишининг қийматлари (10.11) – (10.13) формулалар бўйича ҳисобланади.
10.4. Биполяр транзистор асосидаги каскодли
резисторли каскади
Каскодли схема иккита кучайтирувчи элементидан ташкил топади: кучайтирувчи элемент биполяр транзистор бўлса, у ҳолда улардан биринчиси УЭли уланган, иккинчиси эса УБли уланган бўлади (10.5. расм).
Бу ҳолдай схемаларнинг асосий афзаллиги унинг кириш қаршилигини юклама қаршилигига умуман боғлиқ эмаслигидир.
Каскодли схеманинг кенг полосалилик хоссаси, унинг 1-чи транзистори (УЭли) каскаднинг юқори частотавий чегарасини аниқлайди ва иккинчи транзисторнинг (УБли) жуда кичик қаршиликли кириш занжири унга юклама ҳисобланишидир. Бу 1-чи транзисторнинг эквивалент кириш сиғимини камайтиради, схеманинг кучайтириш оралиғини оширади.
Таъминот манбаига нисбатан, схемадаги транзисторлар кетма кет (10.5а расм) ёки параллел (10.5б расм) уланишлари мумкин [2, 252 бет]. Кетма-кет уланиш варианти содда, лекин таъминот манбаи кучланишини 2 баробар кўп талаб қилади.
10.5. расм. Каскодли резисторли схемалар:
а) ўзгармас ток бўйича транзисторлар кетма кет уланган схема;
б) ўзгармас ток бўйича транзисторлар параллел уланган схема.
Шунинг учун, каскодли схеманинг ҳисоблаш тартибини ўзгармас ток бўйича транзисторлар кетма кет уланган схемани кўриб чиқамиз (10.5а расм).
Транзисторлар турини ва уларнинг ўзгармас ток бўйича иш режимларини танлаш 10.1. пунктда келтирилган услуб бўйича амалга оширилади.
VT1 транзистор таъминот манбаи элементларини (R1, R2, RЭ) ҳисоблаш 10.2. пунктдаги элементларни ҳисоблаш каби амалга оширилади. Ҳисоблашнинг давоми қуйидаги тартибда бўлади:
1. Каскаднинг кириш қаршилиги 10.2. пунктдаги (10.5) формула бўйича ҳисобланади.
2. RK қаршилик қуйидагича ҳисобланади;
RK = K1RКИР.УЭ/(h2Iб1h2Iб2),
бу ерда h2Iб1, h2Iб2 – мос равишда VT1 ва VT2 транзисторларининг УБли схемадаги ток бўйича статик кучайтириш коэффициентлари.
3. таъминот манбаи кучланиши қуйидагича ҳисобланади;
ЕМ = UKO1+UКO2+IKO+IKORЭ+IKORK
ва бутун қийматгача яхлитланади.
4. Силжиш кучланиши қуйидагича ҳисобланади;
UбО1
= UбО2=EМ R2/(R1+R2) - IKO RЭ
5. Иккинчи кучланиш бўлгичининг элементлари қуйидагича ҳисобланади;
R3 = EМ RБ2 /(UКО1 + UбО2 +IКО RЭ )
R4 = R3∙ RБ2 / (R3 – RБ2),
бу ерда RБ2 - (10.4) формула бўйича ҳисобланади ва унинг қийматини давлат стандарти бўйича танлаб олинади.
6. (10.9) формула бўйича С1 сиғимнинг қиймати ҳисобланади.
7. (10.10) формула бўйича С2 сиғимнинг қиймати ҳисобланади.
8. (4.22) формула бўйича СЭ сиғимнинг қиймати ҳисобланади.
9. СТ конденсаторининг сиғими қуйидагича ҳисобланади,
СТ = (3….10)(R3+R4)/(fПR3∙R4)
10. Ток ва қувват бўйича кучайтириш коэффициентлари қуйидагича ҳисобланади,
КТ ≈ h2IЭ1
КҚ = КТ ∙ К1,
бу ерда h2IЭ1 – VT1 транзисторининг УЭли схемадаги ток бўйича статик кучайтириш коэффициенти.
10.5. Майдоний транзистори асосидаги умумий стокли кириш каскади
(истокли қайтаргич)
Истокли қайтаргич (10.6 расм) [2, 240 бет] – кучланиш бўйича чуқур (юз фоизли) кетма кет МТАли каскаддир. Бунинг натижасида каскад юқори кириш қаршилигига, кичик кириш сиғими ва кичик чиқиш қаршилигига эга бўлади. Шунинг учун, истокли қайтаргични кучланиш бўйича кучайтирмаслигига (К<1) қарамай, уни кириш каскади сифатида ишлатади.
10.6. расм. Истокли қайтаргичнинг принципиал схемаси.
МТАнинг мавжудлиги кайтаргичнинг АЧХни (ва ўтиш характеристикаини) шунчалик яхшилайдики, бунинг натижасида истокли кайтаргич ЮЧ тузатишга зарурат сезмайди.
Истокли қайтаргич учун майдоний транзисторнинг турини танлаш, биполяр транзисторнинг турини танлаш усули бўйича қуйидагича амалга оширилади:
- частота бўйича (fЧЕГ.≥ 10fЮ);
- кучланиш бўйича (UС.МАКС≥ 10 UКИР.КЕЙ);
- ток бўйича (IС.МАКС ≥ 2 ICO).
Бу ерда UС.МАКС, IС.МАКС – танланган транзистор тури учун максимал руҳсат этилган мос равишдаги сток кучланиши ва сток токи; ICO – осойишталик нуқтасидаги (иш нуқтасидаги) сток токи.
Транзистор тури танлагандан кейин маълумотномадан ўзгармас ток бўйича тавсия қилинадиган иш режимининг қийматлари ёзиб олинади: UCO сток-исток кучланишининг қиймати, UЗС затвор-сток кучланиши ҳамда осойишталик нуқтасидаги ICO сток токининг S эгрилиги.
Истокли қайтаргичнинг элементлари қуйидаги кетма кетликда ҳисобланади:
1. Исток занжиридаги RИ1 қаршилик қуйидагича ҳисобланади.
RИ1 = UЗС/ICO.
2. Агар кучайтириш коэффициенти К берилмаган бўлса, у ҳолда К = 0,9….0,95 олинади ва
талаб қилинадиган Кни
таъминлаш шарти бўйича исток занжиридаги RИ қаршиликнинг қиймати ҳисобланади.
RИ=RКИР.КЕЙRИ~/(RКИР.КЕЙ – RИ~),
бу ерда RИ~ = K/(1-K)S – ўзгарувчи ток
бўйича исток занжиридаги юкламанинг умумий қаршилиги.
3. Агар RИ>RИ1 бўлса, у ҳолда RИ2= RИ - RИ1 ҳисобланади ва RИ1 ва RИ2 нинг қийматлари давлат стандарти бўйича танланади.
Агар
RИ<RИ1 бўлса, у ҳолда RИ=RИ1 деб олинади (RИ2=0) ва К=SRИ1/(1+SRИ1)га
тенг бўлган кучайтириш коэффициенти катта ҳисобланади.
4. R3 қаршиликнинг қийматини маълумотномадаги танланган транзисторнинг тури учун олинган қийматга тенг деб
олинади. Маълумотномада тавсия қилинган
R3нинг қиймати берилмаган бўлса, у ҳолда R3= 1..... 10 МОм деб
олинади.
5. Талаб қилинадиган таъминот манбаи кучланиши қуйидагича ҳисобланади
EМ=
UСО + IСО RИ
ЕМнинг қийматини яқиндаги катта бутун қиймати томон яхлитланади.
6. С1 сиғимнинг қиймати (10.9) формула бўйича ҳисобланади, унда RКИР.К=R3+RИ1 га тенг бўлади.
7. С2 сиғимнинг қиймати (10.10) формула бўйича ҳисобланади, унда RК ни RИ га алмаштирилади.
8. Қайтаргичнинг кириш қаршилиги ва унинг кириш сиғими қуйидагича ҳисобланади;
бу ерда RИ~= RКИР.КЕЙ/(RИ + RКИР.КЕЙ),
СКИР.Қ = СЭС + СЭИ(1-К).
9. Қайтаргичнинг кириш кучланиши қуйидагича ҳисобланади,
UКИР = UКИР.КЕЙ/К.
10.6. Умумий
коллекторли транзистор асосидаги кириш каскади (катта кириш қаршиликли
эмиттер қайтаргичи)
ДКК да транзисторининг кириш занжирига силжиш кучланишини бераётган R1 ва R2 кучланиш бўлгичи қаршиликлари каскаднинг кириш қаршилигини камайтиради ва унинг қийматини бир неча ўн кОмдан ортиш имкониятини бермайди [2, 248 бет]. Майдоний транзистор қўлланилмасдан кириш каскадини кириш қаршилигини 100 кОмдан ортиқ бажарилиши талаб қилинганда эмиттер қайтаргич (ЭҚ) кириш каскади сифатида қўлланилганда базадаги R1 ва R2 кучланиш бўлгичига силжиш кучланиши RҚЎШ қўшимча резистор орқали берилади (10.7 расм.) [2, 249 бет], бу ЭҚнинг кириш қаршилигини сезиларли орттириш имкониятини беради.
10.7 расм. Кириш қаршилиги катта бўлган эмиттер қайтаргичнинг принципиал схемаси.
Транзистор тури ва иш режимини танлаш 10.2. пунктдагига ўхшаш тартиб бўйича амалга оширилади.
Схема элементларини ҳисоблаш қуйидаги тартиб бўйича амалга оширилади.
1. Агар ЭҚнинг кучайтиргич коэффициенти К1 берилган бўлса, у ҳолда RЭ резисторининг қаршилиги қуйидаги формула бўйича ҳисобланади:
RЭ=RКИР.КЕЙ ∙ RЭ~ /( RКИР.КЕЙ - RЭ~),
бу ерда RЭ~ = К1(1-К1)S – ўзгарувчан ток бўйича эмиттер занжирининг умумий қаршилиги.
Агар кучайтириш коэффициенти К1 берилмаган бўлса, у ҳолда К1 = 0,9….0,95 деб олиш керак бўлади.
Ҳисоблаб чиқилган RЭ нинг қийматини давлат стандарти бўйича танлаб олиш зарур.
2. ST=2…5 қийматни қабул қилиб, (10.4.) формула бўйича кучланиш бўлгичининг RБ умумий қаршилигининг қиймати ҳисобланади.
3. RҚЎШ = (0,2…0,3)RБ қаршилик ҳисобланади ва унинг қиймати давлат стандарти бўйича танлаб олинади.
4. УКли транзисторнинг кириш қаршилиги қуйидаги ифода бўйича ҳисобланади:
RКИР.УК = r′б +(26/IКО[мА]+RЭ~)(1+h2IЭ).
5. R2 = (5....10)RКИР.УК қаршилик ҳисобланади ва унинг қиймати давлат стандарти бўйича танлаб олинади.
6. R1 қаршиликнинг қиймати қуйидаги ифода бўйича ҳисобланади.
R1=R2∙RБ/( R2-RБ)
унинг қиймати давлат стандарти бўйича танлаб олинади.
7. Талаб қилинадиган таъминот манбаи кучланиши қуйидагича ҳисобланади;
ЕМ=UKO+IKORЭ
унинг қиймати катта бутун қиймат томон яхлитланади.
8. ЭҚнинг кириш қаршилиги қуйидагича ҳисобланади;
RКИР.К = RҚЎШ / (1-K1).
9. (10.9) формула бўйича С1 сиғимнинг қиймати қуйидагича ҳисобланади;
10. (10.10) формула бўйича RKни RЭга алмаштириш орқали С2 сиғимнинг қиймати қуйидагича ҳисобланади.
11. СА ажратувчи сиғимнинг қиймати қуйидаги ифода бўйича ҳисобланади:
СА=(3…10)(R1+R2) / (fn∙R1∙R2).
12. ЭҚнинг кириш кучланиши қуйидаги ифода бўйича ҳисобланади:
UКИР = UКИР.КЕЙ/K1.
1. Войшнилло Г.Н. Усилительные устройства. –М.: Связь, 1983.
2. Цыкин Г.С. Усилительные устройства. –М.: Связь, 1971.
3. Головин О.В., Кубицкий А.А. Электронные усилители –М.: Радио и связь, 1983.
4. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника – М,: Радио и связь, 1996.
5. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. /Под ред. Горюнова Н.Н. –М.: Энергоатомиздат, 1983, 1988.
6. Проектирование усилительных устройств. /Под ред. Терпугова Н.В. М.: Высшая школа, 1978.
КЕНГ ПОЛОСАЛИ КУЧАЙТИРУВЧИ КАСКАДНИ
ҲИСОБЛАШ
Курс ишини бажариш бўйича услубий
маълумотнома
Радиоалоқа қурилмалари ва
тизимлари кафедраси
мажлисида муҳокама этилди
(35-мажлис баёни, 23.04.07й) ва босишга
тавсия қилинди
Тузувчилар:
катта ўқитувчи Жильцова О.А.
катта ўқитувчи Султонова М.О.
Масъул муҳаррир: Абдуазизов О.А.
Муҳаррир: Хусанова А.А.