В таблице представлены также результаты вычислений нормированных значений элементов , полученные из решения системы неравенств (3.3) и соответствующие различным значениям .

Анализ полученных результатов позволяет установить следующее. Для заданной относительной полосы пропускания существует определенное значение , при превышении которого реализация каскада с требуемой формой АЧХ становится невозможной. Это обусловлено уменьшением добротности рассматриваемой цепи с увеличением .

Рассматриваемая КЦ (рис. 3.16) может быть использована и в качестве входной КЦ. В этом случае при расчетах следует полагать , .

Пример 3.5. Рассчитать КЦ однокаскадного транзисторного усилителя, являющегося одним из восьми канальных усилителей выходного усилителя мощности 500 Вт передатчика FM диапазона, при условиях: 75 Ом; =10 пФ; диапазон частот 88-108 МГц; в качестве усилительного элемента использовать транзистор КТ970А.

Принципиальная схема каскада приведена на рис. 3.22. Элементы
11 нГн, 240 пФ, 56 нГн, 47 пФ формируют трансформатор импедансов (см. раздел 2.3), обеспечивающий оптимальное, в смысле достижения максимального значения выходной мощности, сопротивление нагрузки транзистора и практически не влияющий на форму АЧХ усилительного каскада.

В каскаде использован стабилизатор напряжения базового смещения на транзисторах КТ817Г, обеспечивающий стабилизацию угла отсечки коллекторного тока транзистора КТ970А [23].

Решение. Используя справочные данные транзистора КТ970А [13] и соотношения для расчета значений элементов однонаправленной модели [10], получим: 0,053 Ом; 0,9 нГн; = 113, где сопротивление базы транзистора; индуктивности выводов базы и эмиттера транзистора.

Рис. 3.22 Рис. 3.23

Для заданного диапазона частот имеем: = 6,15108; = 1,23; Нормированные относительно и значения элементов равны: 7,0610-4; 7,3810-3; 0,46. Используя табличные значения , для = 1,3, в соответствии с (3.3) из (3.25) получим: =5,410-4. Ближайшее табличное значение = 510-4, для которого: 0,2626; 4,216; 69,26; 0,01325. По соотношениям (3.26) определим: 0,2626; 3,756; 54,56; 0,0093. Осуществляя денормирование элементов КЦ, имеем: 32 нГн; 81,4 пФ; 1183 пФ;
1,1 нГн. По соотношению (3.27) найдем коэффициент усиления каскада: 7,33.

На рис. 3.23 приведена АЧХ спроектированного однокаскадного усилителя, вычисленная с использованием полной эквивалентной схемы замещения транзистора [13] (кривая 1). Здесь же представлена экспериментальная характеристика усилителя (кривая 2).

3.3.3. Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов с корректирующей цепью, выполненной в виде фильтра нижних частот

Описание схемы КЦ, приведенной на рис. 3.17, ее применение в полосовых усилителях мощности, а также методика настройки даны в [19, 20, 25, 57]. Известные методы расчета указанной КЦ [20, 25, 57] не учитывают частотную зависимость коэффициента усиления транзистора в пределах рабочего диапазона, что является причиной значительных искажений формы АЧХ разрабатываемых усилителей.

Аппроксимируя входной и выходной импедансы транзисторов и - и - цепями перейдем к схеме, приведенной на рис. 3.24.

Рис. 3.24

Коэффициент прямой передачи последовательного соединения КЦ и транзистора может быть описан в символьном виде дробно-рациональной функцией комплексного переменного:

, (3.31)

где ;

- нормированная частота;

- текущая круговая частота;

- центральная круговая частота полосового усилителя;

;

- коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования на частоте =1;

(3.32)

;

;

- нормированные относительно и значения элементов ;

- активная и емкостная составляющие выходного сопротивления транзистора ;

- активная и индуктивная составляющие входного сопротивления транзистора .

Из (3.31) следует, что коэффициент усиления на частоте =1 равен:

. (3.33)

В качестве прототипа характеристики (3.31) выберем функцию:

. (3.34)

Квадрат модуля функции-прототипа (3.34) имеет вид:

. (3.35)

Для выражения (3.35) составим систему линейных неравенств (3.5):

(3.36)

Решая (3.36) для различных и при условии максимизации функции цели: , найдем коэффициенты , соответствующие различным полосам пропускания полосового усилительного каскада. Вычисляя полиномы Гурвица знаменателя функции (3.35), определим коэффициенты функции-прототипа (3.34).

Значения коэффициентов функции-прототипа для различных полос пропускания и неравномерности АЧХ ±0,25 дБ приведены в таблице 3.7. Здесь же представлены результаты вычислений нормированных значений элементов , полученные из решения системы неравенств (3.3) и соответствующие различным значениям .

Анализ полученных результатов позволяет установить следующее. Для заданной относительной полосы пропускания, определяемой отношением , где - верхняя и нижняя граничные частоты полосового усилителя, существует определенное значение , при превышении которого реализация каскада с требуемой формой АЧХ становится невозможной. При допустимой неравномерности АЧХ, равной 0,25 дБ, ее аппроксимация функцией (2.34) возможна при условии . При допустимой неравномерности АЧХ более 0,25 дБ, область аппроксимации увеличивается незначительно. Поэтому создание усилителя с полосой пропускания более одной октавы с использованием изображенной на рис. 3.17 КЦ невозможно.

Рассматриваемая КЦ (рис. 3.17) может быть использована и в качестве входной КЦ усилителя. В этом случае при расчетах следует полагать , .

Таблица 3.7 - Нормированные значения элементов КЦ

Продолжение таблицы 3.7