Широкополосный усилитель мощности (стр. 2 из 5)

ток в рабочей точке изменится:

Рисунок 3.3 – Схема оконечного каскада по постоянному току.

Запишем значения тока и напряжения в рабочей точке:

U_кэ0=13В

I_к0 =0.22А.

Напряжение источника питания:

Е_п=U_кэ0 =13В.

Видно, что напряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис. 3.4.

I, А

0.44 R_

R~

0.22

13 24U, В

Рисунок 3.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Расчет прямой по постоянному току:

Расчет прямой по переменному току:

, ,

, .

Найдем так же мощность, рассеиваемую на транзисторе и мощность потребления цепи:

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

Таблица 3.1 - Сравнительный анализ схем

:Параметр
схема с	35	5.72	15.4	0.44	13
схема без	13	2.86	2.86	0.22	13

Из таблицы видно, что мощность, рассеиваемая на транзисторе и мощность потребления цепи у дроссельного каскада в несколько раз меньше, чем у коллекторного, 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%):

I_{к доп}> 1.2*I_к0=0.264 А

U_{к доп} > 1.2*U_кэ0=15.6 В (3.8)

Р_{к доп} > 1.2*P_расс=3.43 Вт

f_т= (3-10)*f_в=(3-10)*800 МГц.

Этим требованиям с достаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 939А, основные технические характеристики которого приведены ниже [5]:

Электрические параметры:

1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ:

ГГц;

2. Постоянная времени цепи обратной связи при

: пс;

3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

;

4. Ёмкость коллекторного перехода при

В пФ;

Предельные эксплуатационные данные:

1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер

В;

2. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора

Вт;

3. Температура перехода

К.

3.3.2. Расчет эквивалентных схем транзистора КТ939А.

а) Модель Джиаколетто.

Модель Джиаколетто представлена на рис. 3.5 [1].

Рисунок 3.5 - 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:

(3.9)

Из справочных данных мы знаем, что при

, а на 12В. Для того, чтобы свести параметры к одной системе воспользуемся формулой перехода:

(3.10)

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:

, (3.11)

где

– паспортное значение статического коэффициента передачи,

– сопротивление эмиттерного перехода транзистора. Тогда

.

Емкость эмиттерного перехода:

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

Найдем оставшиеся параметры схемы:

(3.12)

(3.13)

(3.14)

б) Однонаправленная модель.

Однонаправленная модель представлена на рис. 3.6 [1].

При определении значений элементов высокочастотной модели воспользуемся паспортными данными транзистора:

(3.15)

где

– входное сопротивление, – выходная емкость, – выходное сопротивление.

Рисунок 3.6 - Однонаправленная модель.

В паспортных данных значение индуктивности не указано, воспользуемся параметрами ближайшего аналога - транзистора КТ913, поделив их на 3:

где

– индуктивности выводов базы и эмиттера.

В результате получим:

3.3.3. Расчет схем термостабилизации рабочей точки транзистора выходного каскада.

Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рис.3.7.

Рисунок 3.7 – Схема эмиттерной термостабилизации.

Расчет номиналов элементов осуществляется исходя из заданной рабочей точки.

Напряжение на резисторе

должно быть не менее 3-5 В (в расчетах возьмем 3В), чтобы стабилизация была эффективной.