Усилитель мощности широкополосного локатора (стр. 2 из 7)

Рисунок 4.3- Дроссельный каскад

Расчет рабочей точки производится по тем же выражениям, что и для предыдущего каскада (4.6, 4.7), но выходной ток каскада будет равен току нагрузки:

Тогда рабочая точка будет иметь следующие координаты:

Так как дроссель по постоянному току является короткозамкнутым проводником, то напряжение питания будет равным падению напряжения на транзисторе, то есть Еп=Uкэо=10.71В.

Нагрузочная прямая по переменному току описывается выражением:

(4.13)

Для упрощения здесь

Тогда изменение напряжения на транзисторе будет равно:

Вид нагрузочных прямых изображен на рисунке (4.4).

Рисунок 4.4- Нагрузочные прямые для дроссельного каскада

Потребляемая мощность каскадом и рассеиваемая на транзисторе аналогично определяется по выражениям (4.11, 4.12). В результате

получается:

Видно, что мощность рассеивания равна потребляемой.

Сравнивая энергетические характеристики двух каскадов, можно сделать вывод, что лучше взять дроссельный каскад, так как он имеет наименьшее потребление, напряжение питания и ток.

4.2 Выбор транзистора оконечного каскада

Выбор транзистора осуществляется по следующим предельным параметрам:

- предельный допустимый ток коллектора

;

- предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер

;

- предельная мощность, рассеиваемая на коллекторе

.

- граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор КТ939А [3]. Основные технические характеристики этого транзистора приводятся ниже.

Электрические параметры:

-граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ

МГц;

-постоянная времени цепи обратной связи при

В пс;

-индуктивность базового вывода

;

-индуктивность эмиттерного вывода

;

-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

;

-емкость коллекторного перехода при

В пФ.

Предельные эксплуатационные данные:

-постоянное напряжение коллектор-эмиттер

В;

-постоянный ток коллектора

мА;

-постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Тк=298К

Вт;

-температура перехода

К.

4.3 Расчет эквивалентной схемы транзистора

Так как рабочие частоты усилителя больше частоты

, то входная ёмкость не будет влиять на характер входного сопротивления транзистора на высоких частотах, а будет влиять индуктивность выводов транзистора. Ёмкость можно исключить из эквивалентной схемы, а индуктивность оставить. Эквивалентная однонаправленная модель представлена на рисунке (4.5). Описание такой модели можно найти в [4].

Рисунок 4.5 – Однонаправленная модель транзистора

Рисунок 4.6 – Схема Джиаколетто

Параметры эквивалентной схемы не даны в справочнике, но они совпадают с параметрами схемы транзистора, предложенной Джиаколетто [1,4] (рис.4.6).

Входная индуктивность:

(4.14)

–индуктивности выводов базы и эмиттера.

Входное сопротивление:

, (4.15)

где

, причём ,

- напряжение, при котором измерялось

– берётся из справочника.

Крутизна транзистора:

, (4.16)

где

- ток в рабочей точке в милиамперах

Выходное сопротивление:

. (4.17)

Выходная ёмкость:

. (4.18)

Тогда в соответствие с этими формулами получаются следующие значения элементов эквивалентной схемы:

Ом

А/В

Ом

Ом

4.4 Расчет цепей термостабилизации

Существует несколько видов схем термостабилизации[5,6]. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрены следующие схемы термостабилизации: эмиттерная, пассивная коллекторная, активная коллекторная.

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке (4.7). Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [5,6].

Рисунок 4.7 – Схема эмиттерной термостабилизации

При расчёте элементов схемы выбирается падение напряжения Uэ на сопротивлении Rэ (в интервале 2-5В), расчитываются ток делителя

, напряжение питания , сопротивления . Так как взят дроссельный каскад, то координаты рабочей точки равны Uкэо=10.71В и Iко=0.154А.

Выбрано напряжение Uэ=3В.

Ток базового делителя находится по выражению:

(4.19)

где

Сопротивления

определяются выражениями:

; (4.20)

; (4.21)

. (4.22)

Напряжение питания

:

(4.23)

После подстановки получаются следующие результаты:

Ом

Ом

Ом

Рассеиваемая мощность на Rэ:

(4.24)