Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

(3.12)

5) Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

(3.13)

6) Мощность, потребляемая от источника питания:

(3.14)

7) КПД: (3.15)

Таблица 3.1 - Характеристики вариантов схем коллекторной цепи.

	Еп,В	Iко,А	,Вт	Uкэо,В	,Вт	,Вт	,%
Резистивный каскад	17	0,22	3,74	6	0,25	1,32	6,685
Дроссельный каскад	11,5	0,11	1,265	6	0,25	0,66	19,763

Из рассмотренных вариантов схем питания усилителя видно, что лучше выбрать дроссельный каскад.

3.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора для оконечного каскада осуществляется с учетом следующих предельных параметров:

1) Граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ:

, (3.16)

где из технического задания.

Найдем граничную частоту усиления транзистора по току в схеме с ОЭ:

(3.17)

2) Предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер:

(3.18)

3) Предельно допустимого тока коллектора:

(3.19)

4) Допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе:

(3.20)

Тип проводимости транзистора может быть любой для ШУ.

Анализируя требуемые параметры, выбираем транзистор КТ913А.

Это кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n генераторный сверхвысокочастотный.

Предназначенный для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты в диапазоне 200 – 1000 МГц в режимах с отсечкой коллекторного тока.

Выпускается в герметичном металлокерамическом корпусе с полосковыми выводами.

Основные параметры транзистора:

1) Граничная частота коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

f_Г =900 МГц;

2) Постоянная времени цепи обратной связи:

τ_с=18пс;

3) Емкость коллекторного перехода при U_кб=28В:

С_к=7пФ;

4) Емкость эмиттерного перехода:

C_э=40пФ;

5) Максимально допустимое напряжение на переходе К-Э:

Uкэ max = 55В;

6) Максимально допустимый ток коллектора:

Iк max = 0,5А;

Выберем следующие параметры рабочей точки:

Т.к. транзистор хорошо работает только начиная с 6В то примем .

3.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации

Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования предъявляются к температурной стабильности каскада. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: эмиттерная, пассивная коллекторная, и активная коллекторная. Рассчитаем все три схемы, а затем определимся с выбором конкретной схемы стабилизации.

3.3.1 Эмиттерная термостабилизация

Эмиттерная термостабилизация широко используется в маломощных каскадах, так как потери мощности в ней при этом не значительны и её простота исполнения вполне их компенсирует, а также она хорошо стабилизирует ток коллектора в широком диапазоне температур при напряжении на эмиттере более 5В.

Рисунок 3.3-Схема каскада с эмиттерной термостабилизацией.

Рассчитаем параметры элементов данной схемы:

1) Необходимое напряжение питания:

Е_п=U_Rэ+U_кэ0+I_к0*R_к (3.21)

Значение источника питания необходимо выбирать из стандартного ряда, поэтому выберем напряжение U_Rэ с учетом того, что Е_п=10В, R_к=0Ом:

2)Напряжение на Rэ:

U_Rэ=E_п-U_кэ0+I_к0*R_к=10В-6В=4В (3.22)

3) Сопротивление эмиттера:

(3.23)

4) Напряжение на базе транзистора:

U_б=U_Rэ+0,7В = 4,7В (3.24)

5) Базовый ток транзистора:

Iб= (3.25)

6) Ток делителя:

Iд=5Iб=5,5мА, (3.26)

где Iд – ток, протекающий через сопротивления Rб1 и Rб2.

Сопротивления делителей базовой цепи:

7) Rб1= (3.27)

8) Rб2= (3.28)

Наряду с эмиттерной термостабилизацией используются пассивная и активная коллекторные термостабилизации.

3.3.2 Пассивная коллекторная термостабилизация

Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.4) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

Рисунок 3.4 - Схема пассивной коллекторной термостабилизации

Расчет заключается в выборе U_Rк и дальнейшем расчете элементов схем по формулам:

Выберем URк=5В;

1) Е_п = URк + U_кэ0=5В+6В=11В, (3 29)

где URк - падение напряжения на Rк.

2) Сопротивление коллектора:

(3.30)

3) Сопротивление базы: Rб= (3.31)

4) Ток базы:

(3.32)

3.3.3 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Активная коллекторная термостабилизация

Для расчета схемы термостабилизации необходимо сначала выбрать напряжение на резисторе R_к, а затем рассчитать токи и напряжения на втором транзисторе, и следующим шагом рассчитать значения элементов схемы:

1) (3.33)

2) U_кэ0vt2=U_кэ0vt1/2 = 6В/2 = 3В (3.34)

3) U_Rб2=U_кэ0vt2-0,7В = 3В-0,7В = 2,3В (3.35)

4) I_к02=I_б01=110мА (3.36)

5) I_к01=I_б01*β₀₁=110мА_*100 = 11А (3.37)

6) R_б2=U_Rб2/I_к02=2,3В/110мА = 20,9Ом (3.38)

7) U_б2=U_кэ0vt1-0,7В=6В-0,7В = 5,3В (3.39)

8) I_дел=10I_бо2=110мА_*10/100 = 11мА (3.40)

9) R₁=U_б2/I_дел=5,3В/11мА = 481,818Ком (3.41)

10) R₃= U_R2/I_дел=(1+0,7)В/11мА =1 54,545Ом (3.42)

Из рассмотренных схем видно, что наиболее эффективной будет схема с эмиттерной термостабилизацией, т.к. каскад выходной и следовательно мощный, и диапазон усиливаемых частот не очень большой, то нет необходимости в другом виде термостабилизации.

3.4 Расчёт эквивалентной схемы замещения

При использовании транзисторов до (0,2 - 0,3)f_т возможно применение упрощенных эквивалентных моделей транзисторов, параметры элементов эквивалентных схем которых легко определяются на основе справочных данных.

Эквивалентная схема биполярного транзистора представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

1) Найдем ёмкость коллекторного перехода:

(3.43)

2) Рассчитаем сопротивление базы:

Rб =τ_с/С_к=18пс/11,465пФ = 1,57Ом (3.44)

gб= =0,637Cм (3.45)

3) Рассчитаем сопротивление эмиттера:

rэ= = =0,618Ом, (3.46)

где Iк0 в мА;

rэ - сопротивление эмиттера.

4) Найдем проводимость база – эмиттерного перехода:

gбэ= = , (3.47)

где gбэ - проводимость база-эмиттер;

- справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

5) Рассчитаем емкость эмиттерного перехода:

Cэ= = , (3.48)

где Cэ - ёмкость эмиттера;

fт - справочное значение граничной частоты транзистора.

6) Найдем сопротивление транзистора:

Ri = , (3.49)

где Ri - выходное сопротивление транзистора;

Uкэ0(доп), Iк0(доп) - соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.

7) Рассчитаем крутизну:

(3.50)

3.5 Переход к однонаправленной модели транзистора

Т.к рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7- Однонаправленная модель транзистора

1) , (3.51)

где - статический коэффициент передачи по току транзистора.

2) (3.52)

3) Постоянная времени транзистора:

(3.53)

4) Входная ёмкость каскада:

(3.54)

5) Входное сопротивление каскада:

(3.55)

6) (3.56)

7) Коэффициент усиления транзистора по напряжению в ОСЧ:

(3.57)

8) Выходная ёмкость:

(3.58)

9) Постоянная времени в ОВЧ:

(3.59)

Рисунок 3.8- Принципиальная схема некорректированного каскада и эквивалентная схема по переменному току

Для расчета искажений в ОВЧ предварительно распределим искажения так:

-заданные искажения 2 дБ:

-на входной каскад 0,5 дБ;

-на оконечный каскад 1дБ;

-на искажения, вносимые входной цепью 0,5дБ.

При заданном уровне частотных искажений =1дБ, верхняя граничная частота полосы пропускания каскада равна:

= =43,95МГц (3.60)

где Y=0,8912656 уровень искажений данного каскада.

Т.к. полученная верхняя частота получилась выше требуемой (40МГц), то ВЧ коррекция не требуется.

4 Расчет промежуточного каскада

4.1 Расчет рабочей точки для промежуточного каскада

На выходе оконечного каскада необходимо получить напряжение равное , по полученным расчетам оконечный каскад имеет

Входное сопротивление и входную ёмкость оконечного каскада возьмем из (3.54) и (3.55), т.е. , , следовательно, на входе оконечного каскада и выходе предоконечного необходимы импульсы амплитудой равной (4.1)

Характеристики

Список файлов реферата