Усилитель мощности системы поиска нелинейностей (стр. 2 из 5)

Тогда выходной ток будет таким:

где R_эквив – сопротивление цепи коллектора по переменному току, Ом.

Теперь можно определить рабочую точку:

, где (1.3)

Напряжение источника питания будет следующим:

(1.4)

Видно, что оно достаточно высокое.

Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис.1.4.

I, А

2.81

2.1

R~

1.4

R_

18 35.6 53.2 U, В

Рисунок 1.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Расчет прямой по постоянному току производится по формуле:

(1.5)

I_к0=0: U_кэ0=Е_п=53.2 В,

U_кэ0=0: I_к0= Е_п/ R_к=53.2/25=2.1 А.

Расчет прямой по переменному току производится по формулам:

, ,

,

Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:

(1.6)

(1.7)

б) В цепи коллектора используется дроссель

Схема каскада приведена на рис.1.5.

Рисунок 1.5 – Схема оконечного каскада по постоянному току.

Рассчитаем энергетические параметры. Значения

не изменятся.

Эквивалентное нагрузочное сопротивление, возникшее в предыдущем пункте, здесь будет равно сопротивлению нагрузки, т.к.

заменил дроссель. Тогда выходной ток будет следующим:

ток в рабочей точке изменится:

Запишем значения тока и напряжения в рабочей точке:

U_кэ0=18В

I_к0 =0.7А.

Напряжение источника питания:

Е_п=U_кэ0 =18В.

Видно, что напряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис. 1.6.

I, А

1.4 R_

R~

0.7

18 34 U, В

Рисунок 1.6 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Расчет прямой по постоянному току:

Расчет прямой по переменному току:

, ,

, .

Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:

Сведем результаты расчетов в отдельную таблицу и проведем сравнительный анализ двух схем.

Таблица 1.1 - Сравнительный анализ схем

Параметр
Схема с	53.2 В	25.4 Вт	74.9 Вт	1.4 А	18 В
Схема без	18 В	12.6 Вт	12.6 Вт	0.7 А	18 В

Из таблицы следует, что дроссельный каскад потребляет в несколько раз меньше, 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%):[6]

I_{к доп}> 1.2*I_к0=0.84 А

U_{к доп} > 1.2*U_кэ0=21.6 В (1.8)

Р_{к доп} > 1.2*P_расс=15.2 Вт

f_т= (3-10)*f_в=(3-10)*250 МГц.

Этим требованиям с достаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 934В, справочные данные которого приведены ниже [7]:

I_к=2 А

U_кэ=60 В

P_к=30 Вт

F_т= 960 МГц.

при

1.3.3. Расчет эквивалентных схем транзистора КТ934В.

а) Модель Джиаколетто.

Модель Джиаколетто представлена на рис.1.7.

Рисунок 1.7 - 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:[5]

(1.9)

Из справочных данных мы знаем, что при

, а на 18В. Для того, чтобы свести параметры к одной системе воспользуемся формулой перехода:[1]

(1.10)

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:

, где (1.11)

– паспортное значение статического коэффициента передачи,

– сопротивление эмиттеного перехода транзистора

Тогда

Емкость эмиттерного перехода:

, где – типовое значение граничной частоты коэффициента передачи тока, взятое из паспортных данных транзистора.[7]