4.2. Разработка каскадов усиления

4.2.1. Первый каскад усиления

Схема первого каскада приведена на рис. 2. Этот каскад усиления выполняет роль преобразователя частоты. Его задачей является перенос спектра входного сигнала на промежуточную частоту.

Для этого каскад функционирует в нелинейном режиме, когда рабочая точка находится в начале проходной статической характеристики. На базу подается входной сигнал, а на эмиттер - сигнал гетеродина.

Рис. 2.

Схема стенда для снятия проходной статической характеристики приведена на рис. 3., а самая статическая характеристика для транзистора 2N2369A - на рис. 4.

Рис. 3. Рис. 4.

Как следует из полученных результатов, напряжение открывания транзистора U_бэ составляет 0.66 В. Согласно задаче на РГР рабочий ток первого каскада должен равнять 1мА. Соответственно базовый ток транзистора VT1 должны быть в β раз меньше, где β – коэффициент усиления по току транзистора VT1. Ток входного делителя R1R2 должен превышать базовый ток транзистора VT1 больше чем на порядок. Учитывая то, что величина β для транзисторов малой мощности значительно превышает значение 10, то для простоты расчетов в качестве величины тока входного делителя R1R2 можно взять 1мА. Зная ток входного делителя R1R2 и напряжение открывания транзистора U_бэ=0.66В, по закону Ома получим R2=6.8k, R1=47k (в объяснительной записке к РГР нужно привести последовательные расчеты).

Кроме того, расчету подлежат номиналы L и C выходного параллельного контура (включенного в коллекторе транзистора). Вышеупомянутый параллельный контур должен иметь резонансную частоту, которая равняется частоте ПЧ и центральной частоте ФСС.

4.2.2. Второй каскад усиления

Схема второго каскада приведена на рис. 5. Статическая характеристика совпадает с предыдущим результатом.

Рис. 5.

Здесь ток делителя R7R8 уменьшено до 100 мкА для увеличения входного сопротивления каскада. По закону Ома имеем R8=120k, R7=39k.

При этом ток коллектора устанавливает 10 мА при напряжении 4.5 В. Резистор в эмиттере R10 ограничивает коэффициент усиления значением около 10. (K  R9/R10).

4.3. Анализ фильтра сосредоточенной селекции

Схема фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) вместе с первым и вторым каскадами приведена на рис. 6.

Первый каскад нужен для обеспечения работы ФСС от генератора тока. Второй каскад компенсирует потери в ФСС, и согласовывает выход ФСС с малым входным сопротивлением детектора. Генератор гармонического сигнала с частотой 1кГц и амплитудой 1В включен для обозначения входа устройства.

Рис. 6.

Частотная характеристика ФСС после ее корректирования согласно техническому заданию показана на рис. 7.

Рис. 7.

Как видно из рис.7, полоса частот составляет 24 кГц при неравномерности 3дБ. Подавление по соседнему каналу (сдвиг 40 кГц) составляет 20 дБ. Для увеличения подавления нужно увеличивать количество звеньев фильтра.

4.4. Анализ амплитудного детектора

Схема амплитудного детектора приведена на рис. 8.

Работа детектора в значительной мере зависит от выбора типа диода и его рабочей точки. На рис. 9. показан выходной сигнал в случае применения диода со временем переключения 3 мкс. Как видно, диод не успевает за входным сигналом и детектирование практически отсутствует.

Рис. 8.

Рис. 9.

На рис. 10 приведен выходной сигнал при отсутствии сдвига (анод и катод диода VD2 соединены), а на рис. 11 - выходной сигнал по схеме рис. 8.

Результат на рис. 11 показывает, что высокочастотные пульсации довольно малые (около 1 мВ), а форма очень близкая к синусоиде. Поэтому коэффициент гармоничных искажений не превышает 5 %.

Рис. 10. Рис. 11.