1.3 Расчет предоконечного каскада

Как видно из предыдущего пункта предоконечный каскад должен развить выходную мощность в 5,6Вт. Предлагается схема предоконечного каскада, приведенная на рис. 5.

Рисунок 5 Принципиальная схема предоконечного каскада

В качестве активного элемента выбираем кремниевый n-p-n транзистор КТ 921А. Приведем характеристики этого транзистора:

• граничная частота f_Т=90МГц;

• максимально допустимый ток базы I_Бмах=1А;

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=3,5А;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ мах доп}=65В;

• емкость коллекторного перехода С_к=40…50пФ;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_К=22пс;

• постоянная рассеиваемая мощность Р_Кспр=12,5Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=3нГн;

• статический коэффициент передачи по току h_21Э=10...80;

• температура перехода t_п=150˚С.

Задаемся напряжением источника питания по формуле (4):

.

Ток первой гармоники определим следующим способом (5):

. Задаются углом отсечки θ=90°,тогда по (6) получим

.

Учитывая, что коэффициент передачи по току на рабочей частоте равен выражению (7) , определим максимальный базовый ток по (8):

Крутизну по эмиттерному переходу находим по формуле (9):

Теперь найдем значения необходимых сопротивлений (10) - (12):

• сопротивление эмиттерного перехода:

• сопротивление рекомбинации:

• омическое сопротивление базы:

Определим характерные для этого транзистора частоты (13) – (15):

1.

2.

3.

Для того чтобы окончательно удостоверится в правильности выбора транзистора проварим условие (2):

f_β f_S f₀ f_T f_α

3,2МГц 6,4МГц 34МГц 90МГц 153МГц

Рисунок 6 Проверка условия частот транзистора

Как видно из рис.6. условие (16) выполняется. Проведем расчет параметров, аналогично выражениям: (16) - (20):

где ;

(γ₁(θ_вч)=0,72);

Коэффициент усиления найдем по формуле (21):

.

Следовательно, мощность, которую необходимо подать на вход этого каскада, составляет (22):

Тогда на выходе усилителя мощности второго каскада должна быть получена мощность (23):

.

1.4 Расчет второго усилитель мощности

Как видно из предыдущего пункта усилитель мощности должен развить выходную мощность в 0,46 Вт. Схема усилителя мощности приведена на рис. 7.

В качестве активного элемента выбираем кремниевый n-p-n транзистор КТ 653Б. Приведем характеристики этого транзистора:

• граничная частота f_Т=105МГц;

• максимально допустимый ток базы I_Бмах=0,3А;

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=1А;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ мах доп}=60В;

• емкость коллекторного перехода С_к=6,5…20пФ;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_К=100пс;

• постоянная рассеиваемая мощность Р_Кспр=0,8Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=7нГн;

• статический коэффициент передачи по току h_21Э=40...150;

• температура перехода t_п=150˚С.

Рисунок 7 Принципиальная схема второго усилителя мощности

Расчет проведем согласно формул (4) – (23):

Задаемся напряжением источника питания:

Ток первой гармоники определим следующим способом:

Задаются углом отсечки θ=90°,тогда

Учитывая, что коэффициент передачи по току на рабочей частоте равен определим максимальный базовый ток:

Крутизну по эмиттерному переходу находим по формуле:

Теперь найдем значения интересующих нас сопротивлений:

• сопротивление эмиттерного перехода:

• сопротивление рекомбинации:

• омическое сопротивление базы:

Далее определим характерные для этого транзистора частоты:

1.

2.

3.

Для того чтобы окончательно удостоверится в правильности выбора транзистора проварим условие (16):

f_β f_S f₀ f_T f_α

1,35МГц 2,7МГц 34МГц 105МГц 178,5МГц

Рисунок 8 Проверка условие (16) для транзистора

Как видно из рис.8 условие (16) выполняется.Согласно методики проведем расчет следующих параметров:

где

;(γ₁(θ_вч)=0,72);

Тогда коэффициент усиления найдем по формуле:

Следовательно, мощность, которую необходимо подать на вход этого каскада, составляет:

Тогда на выходе усилителя мощности второго каскада должна быть получена мощность:

.