8. Приложение 1 Порядок расчёта режима транзистора

Заданы:

1. Мощность в нагрузке усилителя Р_Н = 15÷30Вm.

2. Рабочий диапазон частот ∆f = 200кГц - 1.6 МГц. (Возможны 5 фиксированных значений частоты).

3. Напряжение источника коллекторного питания Ек = 22 В.

4. Угол отсечки Θ_В = 90^°.

5. Температура t^°_cp.

В УМ используется транзистор КТ803А, имеющий следующие параметры:

β=30, S₀=7A/B, S_гр=1.5A/B, E^'_б0=0.7B r_б=3Ом,

L_Э=15нГн, С_ЭЗ (при e_б=0B)=3000nф, f_S=0.7МГц,

f_β=1.35МГц, f_Т=30МГц, τ_З=9нс, τ₀₁=230нс,

τ_З/ τ₀₁=0.04, R_ТПК=1.66^°С/Вm, e_{б доп}=4В.

Следует учесть, что приведённые здесь параметры соответствуют t^°_n = 20^°С. Для определения реальной температуры кристалла транзистора t^°_n, можно воспользоваться в первом приближении соотношением записанном в виде

t^°_n1= t^°_ср+(R_ТПК+R_ТКСр)P_К

P_K= P_Н , η=0.6, R_ТКСр1.34^°С/Вm.

Далее определяются значения S и Е^'_б, соответствующие реальной температуре кристалла транзистора t^°_n = t^'_n1 по формулам:

S(t^°_n)= , ,

E^'_б(t^°_n)= E^'_б0-K_T ,

где K_T=1.8…2.0мВ / ^°С, а R_Э - внешний резистор, включённый в цепь эмиттера по постоянному току (R_Э =0...0.3Oм).

Возбудитель обеспечивает три фиксированных значения выходного сопротивления и, следовательно, три режима работы входной цепи усилителя: режим возбуждения от генератора напряжения: (R_Г ≈ 1Oм<<R_вх), генератора тока (R_Г =130Ом>>R_вх) и режим с (R_Г ≈ R^'_Г = 500м). Основным расчётным режимом является первый из них.

Расчёт начинается с определения напряжённости режима

ξ = , где U_K=E_K/1+ ,а R_K1= .

Отсюда

ξ=0.5+ , S_грВЧ ≈ S_гр(1-0.1 )

Далее рассчитывается амплитуда напряжения на коллекторе:

U_K=E_Kξ.

Пересчитанное к коллектору сопротивление нагрузки R_K1, обеспечивающее заданную мощность:

R_K1= .

Первая гармоника коллекторного тока:

I_K1= .

Максимальное значение импульса коллекторного тока:

i_КМ = .

Постоянная составляющая коллекторного тока:

I_KO= = i_KM∙ (Θ_в), (90⁰)= , (90⁰)= .

Потребляемая мощность:

P₀=E_KI_K0.

К.п.д. η =

Мощность, рассеиваемая транзистором:

P_K=P₀ - P_H < P_{K доп}.

Далее проводится расчёт базовой цепи.

Амплитуда напряжения на базе:

U_б ≈ ,

где угол отсечки находится рис.5.

Мощность на выходе усилителя:

P_вх ≈ .

Напряжение смещения:

Е_б = - U_бcosΘ_Н+E^'_б.

Максимальное обратное напряжение на базе:

e_бм = U_б+E_б - E^'_б<e_{б доп} .

9. Приложение 2 Порядок расчёта коллекторной цепи

Исходя из рассчитанного ранее сопротивления нагрузки R_K1, рассчитываем элементы С_К, С^'_К, С_СВ, рис.5. При этом известны: рабочая частота f, сопротивление нагрузки R_H = 50Ом, Q_XX ≈ 180, η_K = 0.8, индуктивность L, определяемая для соответствующей частоты из табл. 2.

Положение переключателей П:	1	2	3	4	5	6
f, МГц	0.2	0.4	0.7	1.0	1.2	1.6
L, мкГн	29	29	20	8.5	4.5	4.5

Табл. 2.

Паразитная ёмкость, подключаемая к контуру со стороны выходных зажимов транзистора

C_KЭ=С_К+С_{К пар}= 300nф

Расчёт ведётся в следующем порядке:

1. Находим коэффициент включения Р

P= ,

где = L. При этом необходимо убедиться, что P . При невыполнении этого требования изменяют P или η_K.

2. Находим необходимое значение сопротивления R_вн, внесённого цепью R_HC_CB и включённого параллельно. R_XX = Q_XX:

R_вн= Q_XX( )

3. Рассчитываем параметр r:

r= .

4. Откуда ёмкость связи:

С_св = .

5. Поскольку P = и = ,

Где = , то отсюда ёмкости равны:

= ;

.

Сергеев Александр Яковлевич

Токмаков Василий Геннадьевич

Уткин Марк Аркадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ВЧ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Лабораторный практикум

27