0.44 R_

R~

0.22

13 24 U, В

Рисунок 3.4 - Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Расчет прямой по постоянному току:

Расчет прямой по переменному току:

, ,

, .

Найдем так же мощность, рассеиваемую на транзисторе и мощность потребления цепи:

Сведем результаты расчетов в отдельную таблицу и проведем сравнительный анализ двух схем.

Таблица 3.1 - Сравнительный анализ схем

Из таблицы видно, что мощность, рассеиваемая на транзисторе и мощность потребления цепи у дроссельного каскада в несколько раз меньше, чем у коллекторного, напряжение источника питания для него нужно небольшое, что выгодно отличает данную схему. В дальнейших расчетах она и будет использоваться.

Выбор транзистора осуществляется исходя из технического задания, по которому можно определить предельные электрические и частотные параметры требуемого транзистора. В данном случае они составляют (с учетом запаса 20%):

Iк доп > 1.2*Iк0=0.264 А

Uк доп > 1.2*Uкэ0=15.6 В (3.8)

Рк доп > 1.2*Pрасс=3.43 Вт

fт= (3-10)*fв=(3-10)*800 МГц.

Этим требованиям с достаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 939А, основные технические характеристики которого приведены ниже [5]:

Электрические параметры:

1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ: ГГц;

2. Постоянная времени цепи обратной связи при : пс;

3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;

Предельные эксплуатационные данные:

1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт;

3. Температура перехода К.

3.3.2. Расчет эквивалентных схем транзистора КТ939А.

а) Модель Джиаколетто.

Модель Джиаколетто представлена на рис. 3.5 [1].

Рисунок 3.5 - Эквивалентная схема Джиаколетто.

Необходимые для расчета справочные данные:

, постоянная цепи обратной связи.

, статический коэффициент передачи тока базы.

, емкость коллекторного перехода.

Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи сопротивление базового перехода нашего транзистора:

(3.9)

Из справочных данных мы знаем, что при , а на 12В. Для того, чтобы свести параметры к одной системе воспользуемся формулой перехода:

(3.10)

в нашем случае:

Теперь, зная все параметры, можно найти сопротивление:

, тогда

Найдем значение коллекторной емкости в рабочей точке по той же формуле перехода:

Найдем значения оставшихся элементов схемы:

, (3.11)

где - паспортное значение статического коэффициента передачи,

- сопротивление эмиттерного перехода транзистора. Тогда

.

Емкость эмиттерного перехода: , где - типовое значение граничной частоты коэффициента передачи тока, взятое из паспортных данных транзистора.

Найдем оставшиеся параметры схемы:

(3.12)

(3.13)

(3.14)

б) Однонаправленная модель.

Однонаправленная модель представлена на рис. 3.6 [1].

При определении значений элементов высокочастотной модели воспользуемся паспортными данными транзистора:

(3.15)

где - входное сопротивление, - выходная емкость, - выходное сопротивление.

Рисунок 3.6 - Однонаправленная модель.

В паспортных данных значение индуктивности не указано, воспользуемся параметрами ближайшего аналога - транзистора КТ913, поделив их на 3:

где - индуктивности выводов базы и эмиттера.

В результате получим:

3.3.3. Расчет схем термостабилизации рабочей точки транзистора выходного каскада.

Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рис.3.7.

Рисунок 3.7 - Схема эмиттерной термостабилизации.

Расчет номиналов элементов осуществляется исходя из заданной рабочей точки.

Напряжение на резисторе должно быть не менее 3-5 В (в расчетах возьмем 3В), чтобы стабилизация была эффективной.

Рабочая точка:

Uкэ0= 13В,

Iк0=0.22А.

Учтя это, получим:

, где , а коллекторный ток - , что было получено ранее, тогда:

и Вт (3.16)

Базовый ток будет в раз меньше коллекторного тока:

, (3.17)

а ток базового делителя на порядок больше базового:

(3.18)

Учтя то, что напряжение питания будет следующим:

, (3.19)

найдем значения сопротивлений, составляющих базовый делитель:

(3.20)

(3.21)

Схема активной коллекторной термостабилизации усилительного каскада приведена на рис. 3.8 [1].

Рисунок 3.8 - Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве управляемого активного сопротивления выбран маломощный транзистор КТ 361А со средним коэффициентом передачи тока базы 50. Напряжение на сопротивлении цепи коллектора по постоянному току должно быть больше 1 В или равным ему, что и применяется в данной схеме.

Энергетический расчет схемы:

. (3.22)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

. (3.23)

Видно, что рассеиваемая мощность уменьшилась в три раза по сравнению с предыдущей схемой.

Рассчитаем номиналы схемы [1]:

. (3.24)

Номиналы реактивных элементов выбираются исходя из неравенств:

. (3.25)

Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

L=100 мкГн (Rн=50 Ом) и Сбл=1 мкФ (fн=300 МГц).

Схема пассивной коллекторной термостабилизации приведена на рис. 3.9

В данной схеме напряжение на должно быть 5 - 10 В. Возьмем среднее значение - 7В.

Произведем энергетический расчет схемы:

. (3.26)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

. (3.27)

Видно, что при использовании данной схемы мощность будет максимальна.

Рисунок 3.9 - Схема пассивной коллекторной термостабилизации.

Рассчитаем номиналы схемы:

. (3.28)

Сравнив эти схемы видно, что и с энергетической, и с практической точки зрения более эффективно использовать активную коллекторную термостабилизацию, которая и будет использоваться далее.

3.3.4. Расчет выходной корректирующей цепи.

Схема оконечного каскада с выходной корректирующей цепью приведена на рис.3.10.

Рисунок 3.10 - Схема оконечного каскада с выходной корректирующей цепью.

От выходного каскада усилителя требуется получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот [1] Это достигается путем реализации ощущаемого сопротивления нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Одна из возможных реализаций - включение выходной емкости транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающей максимальное согласование в требуемой полосе частот.

По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 2.3.2) найдем параметр b3, для расчета воспользуемся таблицей, приведенной в [1]:

. (3.29)

Из таблицы получим следующие значения параметров с учетом величины b3 (произведя округление ее в нужную сторону):

C1н=b1=1.9, L1н=b2=0.783, C1н=b3=1.292, S=0.292, 1.605.

Разнормируем параметры и найдем номиналы элементов схемы:

Страницы: 1, 2, 3