7.4.1. Расчет элементов цепей питания транзистора

Исходными данными для расчета являются:

- напряжение источника питания U_П ,

- среднее значения параметра (h_21Б) для транзисторов данного типа_СР ,

- минимальный ток обратно смещенного коллекторного перехода I_0K - порядка 10^-7 А,

- максимальная температура среды t_МАКС.

Выбираем ток покоя транзистора (при отсутствии генерации) I_Э = (0.5- 1.0) мА. Рассчитываем сопротивление резистора фильтра в цепи питания

R_Ф = (0.05...0.1) U_П / I_Э

и выбираем стандартное значение.

Выбираем допустимое относительное изменение тока покоя при повышении температуры cреды от +20^ОС до t_МАКС

_t = (1...2)t / 293,

где t = t_МАКС - 20.

Выбираем значение R_Э, удовлетворяющее условию:

,

где r_БЭ= 25.6_*10^-3/I_Э - теоретическое дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода. Сравниваем со значениями R_Э, приведенными в табл.5.1.

Если рассчитанное значение R_Э окажется менее 1 кОм, то принимаем R_Э = 1 кОм. С другой стороны, не рекомендуется брать R_Э и слишком большим, так как это приведет к уменьшению постоянного напряжения на коллекторе. Выбираем

R^/_Б = R_Б1 + R_Б2 = (20...30) _* R_Э.

Определяем значение тока базового делителя

I_Д = (U_П - I_{Э *} R_Ф) / (R_Б1 + R_Б2 + R_Ф) .

Рассчитываем

R_Б2 = (0.7 + I_{Э *} R_Э) / I_Д , R_Б1 = R^/_Б - R_Б2.

Выбираем стандартные значения, ближайшие к найденным с допуском + 5% (см. прил.2).

Разделение R_Э на составляющие части производится при расчете связей контура со входной и выходной цепями транзистора.

Блокировочные и разделительные конденсаторы следует выбирать не менее 3 нФ при частотах выше 5 МГц и не менее 47 нФ для более низких частот.

7.4.2. Расчет связей контура со входной и выходной цепями транзистора

Исходными данными для расчета связей контура с входной и выходной цепями транзистора, помимо данных предыдущего расчета, являются:

- частоты, соответствующие границам рассчитываемого диапазона с запасом по перекрытию f_{Г МИН} и f_{Г МАКС} и коэффициент перекрытия контура гетеродина K_ДГ (см. п.7.1.1),

- индуктивность катушки контура гетеродина L_КГ,

- конструктивная добротность контура Q_КГ,

- амплитуда напряжения, которое надо подать на смеситель U_mСМ (в зависимости от типа преобразующего элемента U_mСМ = 10...100 мВ),

- среднее значение коэффициента усиления тока транзистора в схеме ОЭ _СР (h_21Э).

Рассчитываем минимальное значение добротности эквивалентного контура гетеродина на максимальной частоте генерации

,

где b = 0.5 (K_ДГ + 1.01).

Если при расчете получится Q_{КГ Э МИН} < 15, следует принять Q_{КГ Э МИН}=15...20 и, исходя из этого, рассчитать значение коэффициента b.

Выбираем минимальное значение амплитуды напряжения обратной связи U_{mЭ МИН} в пределах 70...100 мВ и рассчитываем:

R_Э3 + R_Э4 = (0.03...0.06) _* U_{mЭ МИН} / I_Э.

Рассчитываем коэффициент включения контура во входную (эмиттерную) цепь транзистора:

.

Если полученный коэффициент включения можно реализовать без больших затруднений (выполнив отвод от катушки L_КГ либо катушку L_С1), то можно принять R_Э2 = 0. Если, однако, для p₁ получено столь малое значение, что реализовать его сложно, то следует ввести R_Э2. Для расчета его величины задаемся наименьшим без труда реализуемым значением p_{1 МИН} и рассчитываем:

,

,

где I_{mК МИН} - минимальное значение амплитуды первой гармоники коллекторного тока, которое может быть принято равным I_{mК МИН} = 1.6 I_Э.

Определяем напряжение, приложенное к последовательно включенным R_Э2 и участку эмиттер-база,

U^/_{m Э МИН} = U_{mЭ МИН} + R_{Э2 *} I_{mЭ МИН} ,

где I_{mЭ МИН} - амплитуда первой гармоники эмиттерного тока, которая практически равна I_{mК МИН}. При дальнейшем расчете используется напряжение U_{mЭ МИН}, если R_Э2 = 0, и это напряжение заменяется напряжением U^/_{mЭ МИН}, если R_Э2 > 0.

Рассчитываем коэффициент включения контура в выходную (коллекторную) цепь транзистора:

.

Проверяем не оказался ли режим транзистора перенапряженным. Для этого находим наибольшее возможное значение амплитуды напряжения на коллекторе U_{mК МАКС} и сравниваем его с постоянным напряжением.

Для этого рассчитываем наибольшее возможное значение постоянной составляющей эмиттерного тока:

I_{Э МАКС} = I_{Э *} (1 + _ + _t ) + ,

где _ = 0.1...0.2 - допустимое относительное изменение I_Э за счет отклонения параметра транзистора  от среднего значения.

Рассчитываем максимальное значение амплитуды первой гармоники коллекторного тока и максимальное значение амплитуды коллекторного напряжения:

I_{mК МАКС} = 1.6 I_{Э МАКС}, U_{mК МАКС} = I_{mК МАКС *} 2 _* _* f_{Г МАКС *} L_{КГ *} Q_{КГ Э МИН *} p₂².

Амплитуда U_{mК МАКС} должна удовлетворять условию

U_{mК МАКС} < U_П - I_{Э МАКС *} (R_Э + R_Ф).

Если оно не удовлетворяется, то необходимо изменением Q_{КГ Э МИН} добиться уменьшения U_{mК МАКС}.

После этого выбираем сопротивления R_Э1 - R_Э4, исходя из рассчитанных значений R_Э, R_Э2, R_Э3 + R_Э4 и соотношений:

R_Э4 / (R_Э3 + R_Э4) = U_{m СМ} / U_{mЭ МИН} , R_Э1 = R_Э - R_Э2 - (R_Э3 + R_Э4).

Если в результате расчета получается отрицательное значение сопротивления R_Э1, можно попытаться уменьшить p_{1 МИН}. Если это не представляется возможным, следует принять R_Э1 = 0 и проверить выполнение условия

U_{mК МАКС} < U_П - I_{Э МАКС *} (R_Э2 + R_Э3 + R_Э4 + R_Ф).

Выбираем стандартные значения R_Э1 - R_Э4 с допуском + 5%.

В заключение по известным значениям p₁, p₂ и L_КГ, задаваясь значением коэффициента магнитной связи k = 0.2...0.4, рассчитываем L_С1 и L_С2 (см. п.7.3).