Широкополосный усилитель мощности

,        ,

 ,       .

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

:Параметр

схема с

35

5.72

15.4

0.44

13

схема без

13

2.86

2.86

0.22

13


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:

                            .                              (3.30)

Страницы: 1, 2, 3



Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать