Проектирование передатчика (стр. 2 из 4)
Сопротивление утечки эмиттерного перехода Rу.э>0.1 кОм.
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ на низкой частоте (f→0) βо=15..50.
Сопротивление материала базы 0.2 Ом.
Сопротивление эмиттера 0.01 Ом.
Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ fт=100..200 МГц.
Барьерная емкость коллекторного перехода Ск=120..190 пФ при Ек=28В.
Барьерная емкость эмиттерного перехода Сэ=1700..2500 пФ при Еэ=5В.
Индуктивность вывода эмиттера 5 нГн.
Индуктивность вывода базы 5 нГн.
Допустимые параметры
Предельное напряжение на коллекторе Uкэ доп=70 В.
Обратное напряжение на эмиттерном переходе Uбэ доп=3.5 В.
Постоянная составляющая коллекторного тока Iко. макс. доп=20А.
Максимально допустимое значение коллекторного тока Iк. макс. доп=30А.
Диапазон рабочих частот 1.5..30 МГц.
Тепловые параметры
Максимально допустимая температура переходов транзистора tп.доп=200ºС.
Тепловое сопротивление переход – корпус Rпк=1.5ºС /Вт.
Энергетические параметры
Экспериментальные характеристики при работе в условиях, близких к предельно допустимым по какому-либо признаку (параметру) и ограничивающих мощность транзистора так, чтобы гарантировать достаточную надежность его работы;
f ' =30 МГц.
P'н >75 Вт.
К'н=13.4..16.
η'=40..52%.
Е'к=28 В.
Режим работы линейный < -30 дБ.
Выберем коэффициент полезного действия согласующей цепи ηсц=0.85.
Следовательно мощность на выходе одного плеча двухтактной схемы определится как
.P1=44 Вт.
2.2 Расчет коллекторной цепи
Расчет коллекторной цепи выходного транзисторного каскада проводится по методике, изложенной в [2, 5] – расчет ГВВ на заданную мощность, вернее расчет одного плеча симметричной двухтактной схемы на половинную мощность.
Особенность расчета в данном случае в том, что согласующий трансформатор можно выполнить лишь для определенного набора коэффициентов трансформации, поэтому рассчитаем выходное сопротивление коллекторной нагрузки одного плеча двухтактной схемы при напряжении питания Eк=28 В; выбрав коэффициент трансформации и соответствующее ему сопротивление коллекторной нагрузки, рассчитаем коллекторную цепь.
Крутизна линии граничного режима
Sгр=2.5 А/В
Коэффициент использования коллекторного напряжения
(2.1) 
Амплитуда напряжения на коллекторе
Uк=ξгр·Eк (2.2)
Uк=0.9·28=25.2 В
Сопротивление коллекторной нагрузки
(2.3)Rкэ=2·25.22/44=7.22 Ом
Выберем коэффициент деления
Сопротивление коллекторной нагрузки двух плеч двухтактного генератора 14.44 Ом
Сопротивление нагрузки, согласно заданию на проектирование 50 Ом.
Отношение двух сопротивлений и будет коэффициент трансформации 0.28. Ближайший коэффициент 0.25. Rкэ=6.25 Ом
Для определенного сопротивления нагрузки проведем расчет коллекторной цепи.
(2.4)Uк=23.45 В
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока
(2.5) 
Постоянная составляющая коллекторного тока
, (2.6)где:
α1(θ) – коэффициент Берга α1(90º)=0.5;
αо(θ) – коэффициент Берга α0(90º)=0.319
Iко=2.394 А
Максимальный коллекторный ток
(2.7)Iк max =7.504 A
eк minгр =Iк max·rнас ВЧ (2.8)
eк minгр =7.504·0,4=3 В
Напряжение питания
Eк= eк minгр+Uк (2.9)
Eк=3+23.45=26.45 В
Потребляемая мощность от источника коллекторного питания
Pomax=EкIко (2.10)
Pomax=26.45·2.394=63.32 Вт
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи
Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого значения Uкэ доп=70 В
Uк max=Eк+1.25·Uк
Uк max=26.45+1.25·23.45=55.76 Вт
2.3 Расчет базовой цепи
В широкодиапазонных двухтактных генераторах при работе транзисторов с углом отсечки θ=90º (класс В) важно, чтобы в импульсах ток перекосов не было так, как при этом отсутствуют нечетные гармоники (3ω, 5 ω,…) Устранение перекосов в импульсах достигается включением шунтирующего добавочного сопротивления Rд между выводами базы и эмиттера транзистора. Сопротивление Rд выбирают так, чтобы выровнять постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и открытом состояниях:
, (2.11) 
(2.12) 
Выберем из ряда номинальных значений
Rбк=249 Ом
χ=1.44
Амплитуда тока базы
(2.13)Iб=2.186 А
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
(2.14)После расчета получаем:
, следовательно необходимо уменьшить добавочное сопротивление.Rд =12.1 Ом
Постоянная составляющая базового тока
(2.15) 
Постоянная составляющая эмиттерного тока
Iэо=Iко+Iбо
Iэо=2.462 А
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
(2.16)Еб= – 0.535 В
Значения Lвх ОЭ, rвх ОЭ, Rвх ОЭ и Свх ОЭ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (см рис 2.2):
(2.17)Lвх.оэ =13.47 Гн
(2.18)Ска – барьерная емкость активной части коллекторного перехода (Ска=(0.2..0.3) Ск)
rвхоэ=1.797 Ом
(2.19)Rвхоэ=4.47 Ом
(2.20) 
Рис 2.1 Схема замещения входной цепи
Активная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора Zвх=rвх + jXвх
(2.21)rвх=1.886 Ом
(2.22)Хвх=1.91 Ом
Входная мощность
Рвх=4.5 Вт
Коэффициент усиления по мощности одного плеча двухтактной схемы
Кр=9.78
2.4 Расчет цепи коррекции АЧХ
В диапазоне средних и высоких частот (f>0.3fт/βо), что наиболее характерно при построении широкодиапазонной входной цепи транзистора, надо, во-первых, учитывать снижение модуля коэффициента усиления β от частоты, во-вторых, использовать более сложную эквивалентную схему входного сопротивления транзистора.
Частотная зависимость коэффициента передачи тока базы β(jω) приведена на рис. 2.2, а. Передаточная характеристика каскада ШПУ (рис. 2.2) T(p) определяется произведением передаточных характеристик цепи коррекции Tк(р) и транзистора β(p). При заданной Т(р) в частотной или временной области задача заключается в отыскании аналитического выражения
и синтеза цепи коррекции.