2838
.pdfПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПАРАМЕТРЫ IGBT – ТРАНЗИСТОРОВ
№ |
Тип |
|
, |
|
, А |
, |
, |
п/п |
транзистора |
В |
|
250 |
900 |
В |
мДж |
1 |
IXGT6N170A |
1700 |
|
6 |
3 |
7 |
0,26 |
2 |
IXGT16N170A |
1700 |
|
16 |
8 |
5 |
0,11 |
3 |
IXGTH24N170A |
1700 |
|
24 |
16 |
5 |
1,7 |
4 |
IXGH32N170A |
1700 |
|
32 |
21 |
5 |
2,4 |
5 |
IXH10N170 |
1700 |
|
20 |
10 |
4 |
4,7 |
6 |
IXGH24N170 |
1700 |
|
50 |
24 |
3,3 |
12 |
7 |
IXLF19N250A |
2500 |
|
32 |
19 |
3,9 |
3,6 |
8 |
IRG4PH50UD |
1200 |
|
42 |
– |
– |
– |
161
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
СДВОЕННЫЕ И БАЛАНСНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ ДВУХТАКТНЫХ УМ
|
Диапазон |
Мощность, |
Схема |
|
|
Марка |
раб. частот, |
Режим работы |
|||
Вт |
включения |
||||
|
ГГц |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
КТ9173АС |
до 0,225 |
50 |
ОЭ |
Сверхлинейный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ9125АС |
0,1…0,5 |
50 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ9105АС |
0,1…0,5 |
100 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9147АС |
0,1…0,4 |
160 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9128АС |
0,1…0,2 |
200 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9155А |
0,15…0,86 |
15 |
ОЭ |
Линейный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9155Б |
0,15…0,86 |
50 |
ОЭ |
Линейный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9155В |
0,15…0,86 |
100 |
ОЭ |
Линейный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ985АС |
0,22…0,4 |
125 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2П928А |
до 0,4 |
250 |
ОИ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ991АС |
0,35…0,7 |
55 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ101АС |
0,35…0,7 |
100 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9132АС |
0,35…0,7 |
140 |
ОБ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9153АС |
0,39…0,84 |
6 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ9150А |
0,47…0,86 |
8 |
ОЭ |
Линейный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ9142А |
0,47…0,86 |
50 |
ОЭ |
Линейный |
|
|
|
|
|
|
|
КТ9152А |
0,47…0,86 |
100 |
ОЭ |
Линейный кл. |
|
|
|
|
|
|
|
2П933А |
до 0,1 |
15 |
ОИ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9156АС |
0,65…1,0 |
15 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9156БС |
0,65…1,0 |
50 |
ОЭ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т987А |
0,7…1,0 |
45 |
ОБ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9118А |
0,9…1,45 |
75 |
ОБ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9140А |
0,9…1,45 |
110 |
ОБ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
|
2Т9122А |
1,3…2,0 |
55 |
ОБ |
Непрерывный |
|
|
|
|
|
|
162
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ВЫХОДНОЙ ЦЕПИ
Ниже приводится расчетные соотношения для определения параметров сигналов выходной цепи для схем с ОЭ и ОИ . работающих в критическом режиме.При этом индексы в формулах приведены для БТ. При использовании ПТ в расчетных выражениях необходимо сделать замену индексов.
1. Генерируемая мощность АЭ определяется из условия
P1 PН ВСЦ , |
(П 4.1) |
где ВСЦ =0,85…0,95 – КПД выходной согласующей цепи.
1.Коэффициент использования напряжения источника питания
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
8 rНАС Р1 |
|
, |
(П 4.2) |
||
КР |
|
|
|
||||||||||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
Е 2 |
|
|||||
|
|
|
|
1 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|||
где rНАС сопротивление насыщения транзистора.
2.Амплитуда напряжения первой гармоники на коллекторе
|
U ККР ККР ЕП . |
(П 4.3) |
|||||||
3. |
Максимальное напряжение на коллекторе |
|
|||||||
|
U KMAX EП U КР U КДОП , |
(П 4.4) |
|||||||
где U КДОП - допустимое |
постоянное напряжение |
коллектор- |
|||||||
эмиттер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Амплитуда первой гармоники выходного тока |
||||||||
|
I |
К1 |
2 P U |
ККР |
( П 4.5) |
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
5. |
Постоянная составляющая выходного тока |
|
|||||||
|
I К 0 |
|
0 |
|
|
I К1 I К 0 ДОП , |
( П 4.6) |
||
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
163 |
|
|
где I К 0 ДОП - допустимое значение постоянного тока коллектора.
6. Максимальная величина коллекторного тока |
|
I КMAX 1 0 I К 0 I КMAXДОП |
(П 4.7) |
где I КMAXДОП - допустимый импульсный ток коллектора.
7.Мощность потребляемая от источника напряжения питания
|
P0 I K 0 EП |
(П 4.8) |
8. |
Коэффициент полезного действия выходной цепи |
|
|
P1 P0 . |
(П 4.9) |
9. |
Мощность рассеиваемая на коллекторе |
|
|
Pк = Pо – P1 , Pк Pк доп, |
(П 4.10) |
где Рк доп – допустимая рассеиваемая мощность транзистором. 10. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки
Rэ = UККР / IК1. |
(П 4.11) |
164
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ВХОДНОЙ ЦЕПИ
Расчёт входной цепи каскада на БТ
Предполагается, что между эмиттером и базой по РЧ включен дополнительный резистор Rд h21 /(2 fТ СЭ ) . В
реальных схемах Rд на частотах больше fв 3fт/h21э можно не
использовать. Однако в последующих расчетных соотношениях его необходимо оставлять.
1.Амплитуда тока базы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
), (П5.1) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
I |
Б |
I |
К1 |
1 ( h |
f |
f |
T |
)2 |
( h |
|
|
1 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21Э |
|
|
|
|
|
|
|
21Э |
|
|
|
|
|
|||||||
где 1 1 T CK RЭ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
2.Максимальное обратное напряжение на эмиттерном пе- |
||||||||||||||||||||||||||||||
реходе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
U |
БЭМАХ |
|
|
I |
Б |
(1 cos ) R / 1 (h |
|
f |
В |
/ f |
Т |
)2 |
Е' |
|
. |
(П5.2) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
21Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
3.Постоянные составляющие токов базы и эмиттера |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I Б 0 I К 0 |
h21Э , IЭ0 IК 0 IБ 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(П5.3) |
|||||||||||||
|
|
4.Напряжение смещения на эмиттерном переходе |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
E I |
Б 0 |
|
0 |
( ) R / 1 (h |
f |
В |
/ f |
Т |
)2 |
Е' I |
Б 0 |
|
r |
|
|||||||||||||||||
|
C |
|
|
|
|
|
|
д |
|
21Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|||||||||
IЭ0 rЭ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(П5.4) |
||||
|
|
5.Активная составляющая входного сопротивления БТ |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RВХ |
rБ (1 2 fT |
1( ) LЭ / rБ ) . |
|
|
(П5.5) |
|||||||||||||||||
|
|
6.Реактивная составляющая входного сопротивления БТ |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X ВХ |
LВХ 1 СВХ |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(П5.6) |
|||||||
При этом LВХ |
|
|
и СВХ определяются по (2.9) и (2.10). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
7.Амплитуда входного напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
165 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
U Б I Б RВХ . |
(П5.7) |
8. Входная мощность |
|
P |
0.5 I 2 |
R . |
(П5.8) |
ВХ |
Б |
ВХ |
|
9. Коэффициент усиления по мощности |
(П5.9) |
||
KР P1 / PВХ .
Расчёт входной цепи каскада на ПТ
В этом случае расчет необходимо выполнять в следующей последовательности.
10. Определяется амплитуда напряжения на затворе
Uз = Ic1 (1 + Rэ / Rвых) / (S 1 ( ) ). |
(П5.10) |
11. Напряжение смещения на затворе |
|
Eс = Е' - Uз cos . |
(П5.11) |
Амплитуда тока, протекающего во входной цепи |
|
Iз = 2 fВ СК (1 RЭ / Ri ) IС1 / (S 1 ( )) . (П5.12) 12. Активная составляющая входного сопротивления,
входная индуктивность и входная ёмкость ПТ определяются с использованием (2 .17), (2 . 18) и (2 . 19)
RВХ rЗ rК rИ 2 fT LИ 1 ( ) ,
LВХ LЗ LИ ,
Свх = Ск / (1 rИ S 1 ( )) CЗC .
13. Входная мощность |
|
|
P |
0.5 I 2 |
R . |
ВХ |
З |
ВХ |
14. Коэффициент усиления по мощности
K |
Р |
P |
/ P . |
|
Н |
ВХ |
(П5.13) (П5.14)
(П5.15)
(П5.16)
(П5.17)
166
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: [Текст] учеб. пособие / В.Н. Кулешов, Н.Н. Удалов, В.М. Богачев и др.; под ред. В.Н. Кулешова и Н.Н. Удалова. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 416 с: ил.
2.Устройства генерирования и формирования радиосигналов [Текст]: учебник для вузов / Л.А. Белов, М.В. Богачев, М.В. Благовещенский и др.; под ред. Г.Н. Уткина, В.Н. Кулешова, М.В. Благовещенского. – М.: Радио и связь, 1994. – 416 с.
3.Радиопередающие устройства [Текст]: учеб. пособие
/В.В. Шахгильдян, В.Б.Козырев, А. А. Ляховкин и др.; под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь,2003. – 560 с.
4.Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств [Текст]: учеб. пособие / М.А. Сиверс, Г.А. Зейтленок, Ю.Б. Несвижский и др. – М.: Радио и связь, 1989. – 368 с.
5.Ворона, В.А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета [Текст]: учеб. пособие для вузов / В.А. Ворона. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 384 с.
6.Бочаров М.И. Усилители мощности частотномоделированных колебаний на основе мощного автогенератора с фазовой автоподстройкой частоты [Текст]/ М.И. Бочаров, О.П. Новожилов//Радиотехника, 2008.№2. С.100-104.
7.Проектирование радиопередатчиков [Текст]: учеб.пособие /В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, В.Б.Козырев и др.; под ред. В.В.Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2000. – 654 с.
8.Гарматюк, С.С. Задачник по устройствам генерирования и формирования радиосигналов [Текст]: учеб. пособие для вузов / С.С. Гарматюк . – М.: ДМК-Пресс, 2012. – 672 с.
9.Бочаров М.И. Построение и расчет схем генераторов: учеб. пособие/ М.И.Бочаров. Воронеж, ВГТУ, 2007 – 157 с.
167
10.Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителй и профессионалов [Текст]/Б.Ю.Семенов – М.: Салон-Р, 2001. - 327 с.
11.Справочник по расчёту и конструированию СВЧ полосковых устройств[Текст]/ С.И. Бахарев, В.И. Вольман, Ю.Н. Либ и др.; под ред. В.И. Вольмана. – М. Радио и связь, 1982. - 265 с.
12.Ханзел Г. Справочник по расчету фильтров[Текст]./ Г. Ханзел – М.: Сов. радио ,1974. --684 с.
13.Пат. 2257665 Российская федерация, МКИ Н03 В 19/06. Гармонический умножитель частоты / М.И.Бочаров №20044106839/ 09; заявл. 09.03.2004; опубл. 27.07.2005; Бюл. №21.--6 с.
14.Бочаров, М.И. Проектирование транзисторных радиопередающих устройств [Текст]: учеб. пособие / М.И. Бочаров. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университете», 2011. –184 с.
15.Проектирование радиопередающих устройств СВЧ [Текст]: учеб. пособие/ Уткин Г.М., Благовещенский М.В., Жуховичкая В.П. и др.; под ред. Г.М.Уткина.-М.: Сов.радио,
1979.-320 с.
168
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ………………………………………………………..3
1. Общие сведения о радиопередающих устройствах … 5
1.1Классификация радиопередающих устрйоств……..5
1.2.Структурные схемы радиопередающих устройств.13
1.3.Контрольные вопросы и задания…………………..19
2.Генераторы с внешним возбуждением……………………...20
2.1.Общие сведения…………………………………….20
2.2.Обобщенная структурная схема усилителей мощности……………………………………………………......21
2.3.Базовые схемы усилителей мощности…………..24
2.4.Статические характеристики АЭ и их аппроксимация……………………………..……………26
2.5.Энергетические соотношения в усилителях мощности………………………………………………...29
2.6.Гармонический анализ косинусоидальных импульсов………………………………………………..34
2.7.Динамические характеристики……………………40
2.8.Нагрузочные характеристики………………….…..42
2.9.Ключевой режим работы активных элементов…...46
2.10.Контрольные вопросы и задания…………………51
3.Генераторные транзисторы………………………………..…54
3.1.Генераторные биполярные транзисторы……………….....54
3.2.Генераторные полевые транзисторы……………………...55
3.3.Нелинейная модель биполярного транзистора и аппроксимация ее характеристик………………………………56
3.4.Работа активных элементов на высоких частотах……..…61
3.5.Модель генераторных полевых транзисторов………..…..67
3.6.Контрольные вопросы и задания……………………….….71
4.Трансформирующие и фильтрующие цепи…………………73
4.1.Основные понятия и положения…………………………...73
4.2.Узкополосные трансформирующие цепи………….……..75
169
4.3.Высокочастотный трансформатор как широкополосная согласующая цепь……………………………………………….78
4.4.Широполосное согласование с использованием трансфор-
маторов на линиях……………………………………………….81
4.5.Согласующие цепи на отрезках длинных линий…………84
4.6.Выходные согласующие фильтры на полосковых
линиях……………………………………………………………87
4.7.Конструктивное выполнение согласующих цепей...……..89
4.8.Примеры расчета согласующих цепей……………….……93
4.9.Контрольные вопросы и задания……………………….….95
5. Построение принципиальных схем усилителей мощности………………………………………………………...97
5.1.Особенности схем усилителей мощности…………..……97
5.2.Общие принципы построения принципиальных схем уси-
лителей мощности…………………………………………......100
5.3.Цепи питания активных элементов……………………...102
5.4.Цепи смещения активного элемента ……..……………...105
5.4.1.Цепи отпирающего смещения………………………….105
5.4.2.Цепи нулевого и запирающего смещения……………..108
5.5.Выбор общего электрода активного элемента и точки за-
земления схемы………………………………………………...112
5.6.Контрольные вопросы и задания…………………………114
6. Умножители частоты………………………………………..116
6.1.Назначение и область применения……………………….116
6.2.Варакторные умножители частоты………………………122
6.3.Широкополосные умножители частоты…………………128
6.4.Методика расчета варакторных умножителей частоты...130
6.5.Контрольные вопросы и задания…………………………132
7. Сложение мощностей активных элементов……………….135
7.1Основные понятия и положения…………………………..135
7.2.Параллельное включение активных элементов…………136
7.3.Двухтактное включение активных элементов…………..138
7.4.Мостовые методы сложения мощности……………..…...146
7.5.Сложение мощностей в пространстве…………………....149
170