Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 27
Текст из файла (страница 27)
0,53 Ро = 7 0,076 = 0,532 Вт. 121 120 17 17 у 1уу ~Г г (о" 1; Ко .г« .. 2)г 8) уйюйй»ууй 34»з 2» к„„ 12. Определяют резистивную и реактивную составлякущие входного сопротивления Явх: Ввх = т'вх' Хвх — — 2тг~Ьвх — 1/[2я~Свх). 13. Находят амплитуду тока на входе кристалла транзистора (в точках 1-1 на рис. 1.5,6): 14. Рассчитывают входную мощность и коэффициент усиления по мощности: Рвх = 0,51оху'ах' Кр = Ря/Рях. 15.
Определяют коэффициент полезного действия: т) = (Є— 1 ах)/1 о. 16. Вычисляют мощность, рассеиваемую в транзисторе, которая не должна превышать предельно допустимую; Рр»с = Ро — Ра + Рвх ( ( Рк 17. Определяют напряжение смещения на затворе: Езв ы Е -1,1 соз 0/[2к ~,71(0)С,„). Практически цепь смещения затвора ПТШ строится так, чтобы обеспечивать стабилизацию постоянной составляющей тока стока 1,0. 18. Рассчитывают максимальное напряжение на затворе, которое не должно превышать допустимое: 1с! Еза гоах = Езн +»» ~ ~Езя.доп 19. Для расчета входного Е х и нагрузочного Яя сопротивлений транзистора с учетом (.С-элементов, расположенных внутри корпуса (рис.
1.5,б), обратимся к эквивалентной схеме на рис. 2.10,а. Элементы Л»,С Ь,"Сл трансформируют Я"„в Язх, а элементы Х',С»Ь,"С,"— соответственно ои в Е,",. Для расчета Еах и Яв используют эквивалентные преобразования на рис. 2.10,б последовательной Л„ Х и параллельной Вп»РХпар цепочек: Впар = Васс 1 + Хпар Хаос 1 + и. =к.../(»»~);х =х. /(»»~). где Х = 2тгУЬ или 1/2угУС. Пример. Рассчитать генератор на транзисторе ЗП602А-2 на частоте 4,5 ГГц, номинальный режим — граничный.
Па табл. 1.3 определяем параметры транзистора ЗП602А-2: крутизна тока стока Я ю 60...100 мА/В; напряжения отсечки Е,»» = -5... — 5,2 В и Е,», » = 0,5 В; пороговое напряжение на стоке Е о = О 5...О 8 В; граничная частота /» = 11...13 ГГц; сопротивления г»»» = 10 Ом, г» = 2 Ом, г = 2,5 Ом, г» = 3,0 Ом; емкости С „= 0,65 пФ, С„ю 0,2 пФ, С,» - -0,04 пФ; индуктивность Ь» — — 0,15 нГн; допустимые напряжения: на стоке Ес.х»» = 7 В, на затворе Е»а.х»» = 3,5 В; ток /»„», = 200 мА; тепловые параметры Г .я» = 130»С Рр»».» — 0,45...0,9 Вт. Реактивные элементы внутри корпуса транзистора: Е,' = 0,6 нГн, С,' = 0,5 пФ, Ь»» = 0,2 нГн, Сй = 0,7 пФ, Ь» = О,б нГн, С,' = 0,5 пФ, Ь," = 0,25 нГн, Сй = 0,2 пФ.
Выбираем Е, = 7 В. Задаемся д = 120», при котором соз(120) = -0,5, оо(120) = 0405, от(120) = 0,53, .уо(120) = 063, тт(120) = 0804 к — 120 = 60» соз(60) = 0,5, уо(60) = 0,109, мп(60) = 0,866,.уз(60) = (2/3 3,14) ° (0,866) = 0,138. 1. Оцениваем максимальна возможную мощность Р»ею»„ю 0,5 0,53 ° 200 ° 10 з(7 — 06 — 0405 ° 200 ° 10 з(3+ 2 5)) = О 315 Вт. 2. Задаемся Р,т ю О,З Вт. 3. Определяем амплитуду первой гармоники така стока: 4. Рассчитываем амплитуду первой гармоники напряжения на стоке." 0,405 Уст = 7 — 0,6 — ' 0 1(2~5 + 3) = 5 98 В.
0,53 5. Находим аквиаалентнае сопротивление: Е»х ю 5,98/0,1 = 60 Ом. б. Определяем постоянную составляющую тока: 7. Рассчитываем потребляемую мощность: 8. Определяем значения усредненных по первой гармонике емкости С „т и С»т. Для этого находим Ео ю0,8+5,2юбВ Е» ю7 — 0,076(3+25) юб58В. тг о= — ' ' ' +0,04 ° 10 т ° 6,58 ю0,08 0,076 ° 7-0,5) 1 [2 ° 3,14-12 ° 10з ° 0,63 ' ] 2 ° 0,6 ° 10 тг ° 6 06 10 С*мг = = 0,65 пФ; Ссат =0,2 ° 10 тг(1 — 0,08) =0,18 пФ. 1 — 0,08 9.
Определяем )гат = + 0,04 ° 10 тг ° 5,98 = 0,255. 0,1 1 (2 314 12,10з.0804 ' ' / 2 06,10-тг,б 10. Вычисляем усредненное сопротивление канала по первой гармонике: г хает = 10 ~(1 — 0,08) + (0,5 0,255) — ~ = 8,626 Ом. г 3. 01(0109- О 5. О 138)) 2 ° 3,14 ° 12 ° 10з ° 0,804 11. Рассчитываем сопротивление г с. Для этого находим вспомогательные ко- эффициенты о, б, емкость Сз и уд сг = 1+ 2 314 12 10з 0804 004 10-гг 60 1145.
б ю 2 ° 3, 14 ° 12 ° 10г ° 0,804 ° 0,18 ° 10 тг 8,626 ° 1,145 = 0,1078; Со = 018 10 гг+ 0 04'10 та[1+ (018/0 65)] = 023 пФ; Хм 1+(0,18/0,65)+2 ° 3,14 ° 12 10з ° 0,804 0,23 10 тг ° 60=2,05; .. =г 3 И,12 10г.0804.015 10-г.205+01078(60-25-2 3)+25(205-1)- -3(2,05 — 1)г = 21,44. 12. Рассчитываем выходную мощность: / 4,5 ° 10з Рз = 0,5 0,1 60 — 3 — 25+ ' ° 21,44 и 0,296 Вт. ~ 12.
10з 0,804/ 13. Рассчитываем составляющие сопротивления нагрузки Я'. 4,5 10з 60 — 3 — 2,5 ф 12 ° 10г ° 0,804 — 46 Ом; ( 4,5 ° 10з 1+ ' [(2,05 — 1) + 2 ° 0,1078) ( 12 ° 10з ° 0,804 / 4,5 10з 12 ° 10г ° 0,804 ( 4,5 ° 10г 1+ ', [(2,05 — 1)'+ г 0,1078) 4,5 ° 10з -г 314.12 10э.0,15 10-з+ ' [г З,И.)г ПР а,бабх 1 12.1аэ.0,804/ Х0,15 ° 10 з(2,05 — 0,1078 — 1) — 2,5 ° 0,1078] / = 17,5 Ом. 14.
Определяем значения элементов /ох, Сам и гзп в аквиеалентной схеме входной цеди: Ьзк = 015.10 г/2 05 и 0073 нГн; С „= 2,05.0,6 ° 5 10 тг/[1,145+2 3,14 ° 12 ° 10 0,804 ° 0,65 ° 10 тг ° 2,5] м 1,09пф; г „= 2 9[2 ° 314 ° 12 ° 10З ° 0804 ° 015 ° 10 э+25+1,145 8,626]/2,05ю П,58 Ом.
122 15. Рассчитываем составляющие входного сопротивления Ваап; 7)'х = 11,58 Ом; Х'„и 2 ° 3,14 ° 4,5 ° 10з ° 0,073 ° 10 з — 1/2 ° 3,14 ° 4,5 ° 10 ° 1,09 ° 10 Гг ю -30,4 Ом. «х 16. Рассчитываем амплитуду входного тока; ! = 2,05[4,5 10 /12 ° 10 ° 0,804] ° 0,1 и 0,095 А.
17. Находим вкодную мощность и коэффициент усиления по мощности: Рзм = 05. 0095г. П58 = 0052 ВЕ Кр ю 0296/0052 и 57. 18. Определяем КПД: (о 296 О 052)/0,532 О 46 19. Вычисляем рассеиваемую в транзисторе мощность: Ррап 0 532 О 296+ О 052 — О 288 Вт 20. Определяем напряжение на затворе: 0,1. ( — 0,5) — -3,86 В.
0,804. 2 3,14 12.10з . 0,6 10-тг 21. Рассчитываем максимальное напряжение на затворе: 0,1 0,804 ° 2 ° 3,14 ° 12 ° 10з ° О,б ° 10 ', С,', Ьгг, Сов 22. Расчет входного сопротивления транзистора с учетом элементов проводят в следующей последовательности. Пересчитывают последовательное соединение .. „ и „ в в эквивалентное параллельное: ах 11,58г 1 Х( ) = Х' 1+ — * ю -30,4 ]ь1+ — ' = -34,8 Ом. ..Р=, Х.г,~=- 1, 304г)=- а» Р ультирующее Х~ ) с учетом сопротивления емкости С", равного еа марЕ х„"., =-1/(г /сл) =-1/(г з,14 4,5 пР.о,7.1о-") =-бо,ббон; (т) ХаарХсэ (-34,8) ° (-50,55) -20,6 О м РЕ ХО) '+Хм -34,8-50,55 мар + сз Рм ) и ХО) в эквивалентное по- Пересчитывают параллельное соединение ° „р и в экам следовательное: О) и ' = -19,6 Ом.
-20,6 лй с = ' —ю 87 Озз; Хппс - -20 ба/91,4г 1+ 20,6г/91,4г 1+ К Хм( )с добавляем сопротивление индуктивности 7": Х( ) = -19,6+2 ° 3,14 ° 4,5 ° 10 -0,2 ° 10 з = -13,95 Ом. марЕ 123 Пересчитывают последовательнее соединение Рн с звс Рю(,) н Х(з) е эквивалентное пар»ля«льнов: 1+ 8924 1 13,95« ( »э 87 87« Х(з) ю -13,95 1+ — ю -556 5 Ом. 1 13,95« ! Рез льтнрующее Х( ) с учетом сопротивления емкости Св», равного езуль н вврв Х' =-1/2-3,14 4,5 ° 10з ° 0,5 ° 10 ~з = -70,770м; св (з) (-556,5) ° (-70,77) «взз -556,5 — 70,77 (з) 8924 597 О 1 + 62,8«/89,24« -62,8 (( 1 + 62,8«/89 24« К Хя( ) добавляем сопротивление нндуктнэностн Ц( Х( ) = — 42+ 2 ° 3,14 ° 4,5 10 ° 0,6-10 з = -25 Оы. з св В«одное сопротивление транзистора Х»«ю Р»* +1Х»», гдв Нв« = ю 59,7 Ом н Х»* —— Хв„— — -25 — Ом. 23.
Аналогично, кэк У'«з У»«, пересчитывают Я„' = Р;, + )Х„' э = «»вы«+!»ы«(рнс. ю Р 4 'Х ( . 2.10,»). Натру»очное сопротивление транзистора Уз +1Х», где Нв = Н ы«н Х„= -Х и«. Рзвс (з) н»н« = ы Ря+ 2.6. Ключеиые ГВВ на биполярных и полевых МДП-транзисторах Вводные замечания. Генераторы в ключевом режиме используют при усилении колебаний с постоянной амплитудой, нагример при усилении несущей частоты, ЧМ и ФМ колебаний, при импульсной манипуляции (амплитудной, частотной, фазовой), а также при коллекторной (стоковой) АМ.
Кроме того, ключевой режим работы транзисто ов используется в отдельных каскадах или трактах при реализации тех или иных способов повышения КПД при усилении колебаний с переменной амплитудой. Главное достоинство ключевого режима — высоки й КПД коллекторной (стоковой це ( овой) цепи транзистора, малая зависимость энергетических показателей ГВВ (мощности, КПД) от амплитуды входного напряжения (тока), а также от разброса параметров транзистора и их температурной нестабильности.
ри б . П заданном напряжении коллекторного (стокового) питания, что характ р о арактерно для современных мощных генераторных транзисторов, в ключевом режиме с транзистора можно снять в 2...3 раза большую мощность и при более высоком КПД (см. [ .5, рис .,а)). Пересчитывают параллельное соединение Р„вр н Х „в Р(з) Х(«1 в эквивалентное последовательное; Только при заданном максимально допустимом напряжении на коллекторе (стоке), когда Е» = Е„д „, из-за большого пик-фактора по напРЯженню ПВ Е»э( «/Е» > 3 в наиболее высокочастотном ключевом генераторе с формирующим контуром может обеспечиваться высокий КПД при уровне мощности не более чем в обычном генераторе с резонансной нагрузкой в граничном режиме (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
