3.3.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:
1. граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ
;
2. предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер
;
3. предельно допустимого тока коллектора
;
4. предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе
.
Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ934Б. Его основные технические характеристики приведены ниже.[1]
Электрические параметры:
1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи при В пс;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;
4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;
5. Индуктивность вывода базы нГн;
6. Индуктивность вывода эмиттера нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;
2. Постоянный ток коллектора А;
3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт;
3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора
Существует много разных моделей транзистора. В данной работе произведён расчёт моделей: схемы Джиаколетто и однонаправленной модели на ВЧ.
В соответствии с [2, 3,], приведенные ниже соотношения для расчета усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 3.3.7, либо на использовании его однонаправленной модели [2, 3] приведенной на рисунке 3.3.8
А) Расчёт схемы Джиаколетто:
Схема Джиаколетто представлена на рисунке 3.3.7.
Рисунок 3.3.7 Схема Джиаколетто.
Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи сопротивление базового перехода по формуле:
(2.9)
При чём и доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А так как справочные данные приведены при разных напряжниях, необходимо воспользоваться формулой перехода, котоая позволяет вычислить при любом значении напряжения Uкэ:
(2.10)
в нашем случае:
Подставим полученное значение в формулу :
, тогда
Найдем значения остальных элементов схемы:
, где (2.11)
– сопротивление эмиттеного перехода транзистора
Тогда
Емкость эмиттерного перехода:
Выходное сопртивление транзистора:
(2.12)
(2.13)
Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:
Схема однонаправленной модели на ВЧ представлена на рисунке 3.3.8 Описание такой модели можно найти в [3].
Рисунок 3.3.8 однонаправленная модель транзистора
Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.
Входная индуктивность:
,
где –индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из справочных данных.
Входное сопротивление:
, (3.3.4)
Выходное сопротивление имеет такое же значение, как и в схеме Джиаколетто:
.
Выходная ёмкость- это значение ёмкости вычисленное в рабочей точке:
.
3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации
При расчёте цепей термостабилизации нужно для начала выбрать вариант схемы. Существует несколько вариантов схем термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. Рассмотрим эти схемы.
3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация
Эмитерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах и является достачно простой в расчёте и при этом эффективной. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.9. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [4].
Рисунок 3.3.9 эммитерная термостабилизация
Расчёт производится по следующей схеме:
1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя , а также напряжение питания ;
2. Затем рассчитываются .
Напряжение эмиттера выбирается равным . Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
мА.
А
Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле В. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
Ом;
Ом;
Ом;
3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация
Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.10. Её описание и расчёт можно найти в [5].
Рисунок 3.3.10 Схема активной коллекторной термостабилизации.
В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть В), тогда . Затем производим следующий расчёт:
; (3.3.11)
; (3.3.12)
; (3.3.13)
; (3.3.14)
, (3.3.15)
где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;
; (3.3.16)
; (3.3.17)
. (3.3.18)
Получаем следующие значения:
Ом;
мА;
В;
А;
А;
Ом;
Ом.
Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.
3.3.4.3 Пассивная коллекторная термостабилизация
Наиболее экономичной и простейшей из всех схем термостабилизации является коллекторная стабилизация. Стабилизация положения точки покоя осуществляется отрицательной параллельной обратной связью по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора. Схема коллекторной стабилизации представлена на рисунке 3.3.11.
Рисунок 3.3.11 Схема пассивной коллекторной термостабилизации
Рассчитаем основные элементы схемы по следующим формулам:
Выберем напряжение URк=5В и рассчитаем значение сопротивления Rк.
Зная базовый ток рассчитаем сопротивление Rб
Определим рассеиваемую мощность на резисторе Rк
Как было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в мощных каскадах применять “невыгодно” так как на резисторе, включённом в цепь эмиттера, расходуется большая мощность. В нашем случае лучше выбрать активную коллекторную стабилизацию.
3.4 Расчёт входного каскада
3.4.1 Выбор рабочей точки
При расчёте режима предоконечного каскада условимся, что питание всех каскадов осуществляется от одного источника напряжения с номинальным значением Eп. Так как Eп=Uк0, то соответственно Uк0 во всех каскадах берётся одинаковое, то есть Uк0(предоконечного к.)=Uк0(выходного к). Мощность, генерируемая предоконечным каскадом должна быть в коэффициент усиления выходного каскада вместе с МКЦ(S210) раз меньше, следовательно, и Iк0, будет во столько же раз меньше. Исходя из вышесказанного координаты рабочей точки примут следующие значения: Uк0= 15 В; Iко=0.4/2.058= 0.19 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе Pк= Uк0 Iк0=2.85 Вт.
3.4.2 Выбор транзистора
Выбор транзистора был произведён в пункте 3.3.5.2 Выбор входного транзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ913А. Его основные технические характеристики приведены ниже.[1]
Электрические параметры:
1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;
2. Постоянная времени цепи обратной связи пс;
