RУЭ > 0,04 кОм
- средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ b0 » 60;
- частота единичного усиления fТ» 250 МГц;
- емкость коллекторного перехода СК » 150 пФ;
- емкость эмиттерного перехода СЭ » 1100 пФ;
- индуктивности выводов LБ = 2,3 нГн; LЭ = 2,1 нГн; LК = 4 нГн;
- максимальное импульсное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ ИМП = 60 В;
- максимально-допустимое обратное напряжение эмиттерного перехода UБЭ ДОП = 4 В;
- максимальный постоянный ток коллектора IК0 ДОП = 10 А;
- диапазон рабочих частот ( 1,5 ¸ 80 ) МГц
- допустимая температура переходов tП. ДОП = 200 °С
- тепловое сопротивление между переходами и корпусом RПК = 1,25 °С/Вт
Напряжение питания УМ с учетом падения в блокировочном дросселе примем равным ЕК = ЕП – 0,25 = 23,75 В , где ЕП = 24 В – напряжение питания передатчика. Так как УМ должен усиливать сигнал с минимальными искажениями, то есть иметь линейную амплитудную характеристику, и, кроме того, возможно больший КПД, примем угол отсечки коллекторного тока Q = p / 2. При этом a0(Q) = 0,319, a1(Q) = 0,5, g0(Q) = 0,319, g1(Q) = 0,5. При усилении сигналов с ОБП УМ должен работать в недонапряженном режиме, в крайнем случае допустим критический режим.
Использованная методика расчета приведена в [1].
РАССЧЕТ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЦЕПИ
1. Амплитуда первой гармоники напряжения UК1 на коллекторе в критическом режиме:
UК1 КР = 21,834 В
2. Максимальное напряжение на коллекторе:
UК МАКС = ЕК + 1,2× UК1 КРUК МАКС = 49,951 В < UКЭ ИМП = 60 В
3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
IК1 = 2,395 А
4. Постоянная составляющая коллекторного тока:
IК0 = 1,528 А < IК0 ДОП = 10 А
5. Максимальная величина коллекторного тока:
IК МАКС = 4,79 А
6. Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного напряжения:
Р0 МАКС = ЕК × IК0Р0 МАКС = 36,287 Вт
7. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
h = 0,72
8. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
РК МАКС = Р0 МАКС – Р1МАКСРК МАКС = 10,143 Вт
9. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
RЭК НОМ = 9,118 Ом
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОГЛАСУЮЩЕЙ ЦЕПИ НА ВЕЛИЧИНУ RЭК НОМ.
Разрабатываемый передатчик должен обеспечивать работу на нагрузку (фидер) сопротивлением WФ = 75 Ом. Для выполнения этого требования в состав передатчика необходимо включить согласующую цепь с коэффициентом трансформации N = 75/9,118 = 8,225. В качестве согласующей цепи применим трансформатор на линиях с коэффициентом трансформации N = 9. Отсюда:
RЭК = 75/9 = 8,333 Ом
РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ ЦЕПИ СВЯЗИ
Оценим влияние реактивного элемента на выходе УМ (выходной емкости АЭ):
aВХ = 2×p×fВ ×CК ×RЭКaВХ = 0,086
Так как aВХ оказалось меньше 0,1¸0,2 влияние выходной емкости транзистора незначительно и им можно пренебречь. Поэтому нет необходимости включать на выходе транзистора цепи связи, содержащие дополнительные LC элементы.
ПЕРЕРАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЦЕПИ
Сделаем перерасчет коллекторной цепи с учетом нового значения сопротивления RЭК = 8,333 Ом.
1. Амплитуда переменного напряжения на коллекторе при заданной мощности Р1МАКС:
UК = 20,874 В
2. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
IK1 = 2,505 А
3. Постоянная составляющая коллекторного тока:
IК0 = 1,598 А < IК0 ДОП = 10 А
4. Максимальная величина коллекторного тока:
IК МАКС = 5,01 А
5. Максимальное напряжение на коллекторе:
UК МАКС = EK + UKUК МАКС = 44,624 В < UКЭ ИМП = 60 В
Р0 МАКС = ЕК × IК0Р0 МАКС = 37,955 Вт
7. КПД коллекторной цепи:
h = 0,689
РК МАКС = Р0 МАКС – Р1МАКСРК МАКС = 11,812 Вт
Значение РК МАКС является исходным параметром для расчета температуры в структуре транзистора и системы его охлаждения.
Предполагается, что между базой и эмиттером АЭ по радиочастоте включен резистор RД, предназначенный для устранения перекосов в импульсах коллекторного тока. Его сопротивление:
RД = 113,663 Ом
При RД = 113,663 Ом обратное напряжение, приложенное к эмиттерному переходу составляет UБЭ МАКС = 18,108 В, что значительно превосходит допустимое UБЭ ДОП = 4 В. Для снижения напряжения UБЭ МАКС до приемлемого значения примем RД = 27 Ом.
1. Амплитуда тока базы:
, где
c = 1 + g1(Q)× 2 × p × fТ × СК × RЭКc = 1,982
2. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:
E` = 0,7 В – напряжение отсечки транзистора
UБЭ МАКС = 3,768 В < UБЭ ДОП = 4 В
3. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:
IБ0 = 0,027 А
IЭ0 = IК0 + IБ0IЭ0 = 1,625 А
4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
rЭ = 0,09 Ом;rБ » 0 Ом
EБ = -0,579 В
5. Значения LВХ.ОЭ, rВХ.ОЭ, RВХ.ОЭ, CВХ.ОЭ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (рисунок 4):
Рисунок 4. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора.
LВХ.ОЭ = 3,36 нГн
СКА = 0,25×СК – барьерная емкость активной части коллекторного перехода
rВХ.ОЭ = 0,878 Ом
RВХ.ОЭ = 14,033 Ом
СВХ.ОЭ = 2,722 нФ
6. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора
ZВХ(f) = RВХ(f) + jХВХ(f):
Входная мощность:
PВХ(f ) = 0,5×IБ(f )2 ×RВХ(f )
7. Коэффициент усиления по мощности:
РАСЧЕТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ СВЯЗИ
Для компенсации снижения величины b от f амплитуда входного базового тока IБ транзистора УМ должна изменяться приблизительно обратно пропорционально частоте. Для этого на входе транзистора включают дополнительные корректирующие элементы LДОП, rДОП, RДОП, CДОП (Рисунок 5). Чтобы входное сопротивление цепи связи, являющееся нагрузкой для предыдущего каскада было близким к постоянному и резистивному ZВХ(f) = RВХå = rВХ ОЭ + rДОП во всем диапазоне рабочих частот, дополнительно включают корректирующие элементы rПАР, CПАР, LПАР, RПАР.
1. Расчет вспомогательных коэффициентов:
a* = 0,265
s* = 15,987
2. Находим коэффициенты:
Страницы: 1, 2, 3, 4