2.Предварительный расчет

2.1.Оконечный каскад.

Определим выходную мощность оконечного каскада по следующей формуле:

.

В усилительных каскадах передатчиков, чтобы исключить возможность самовозбуждения, обычно, используют транзисторы не имеющие большого запаса по граничной частоте и рассеиваемой мощности. При выборе транзистора, чаще всего, задаются следующими условиями:

где f ₀ – рабочая частота, f_Т – граничная частота передачи тока по схеме с общим эмиттером, Р_К.спр – максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе, Р_вых – выходная мощность которую необходимо получить на данном каскаде.

Принципиальная схема каскада представлена на Рис 2.

Рис 2. Принципиальная схема оконечного каскада.

В качестве активного элемента в выходном каскаде будем использовать кремниевый мезапланарный n-p-n транзистор КТ927В. Параметры транзисторов взяты в соответствии c [7] Можно выделить следующие его характеристики:

• граничная частота f_Т=125МГц;

• максимально допустимый ток базы I_Бмах=5А;

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=30А;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ мах доп}=70В;

• емкость коллекторного перехода С_к=150пФ;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_К=20пс;

• постоянная рассеиваемая мощность Р_Кспр=84Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=3нГн;

• статический коэффициент передачи по току h_21Э=40...100;

• температура перехода t_п=200˚С.

Выбранный транзистор обеспечит запас по мощности более чем в два раза. Другими словами, выбранный транзистор удовлетворяет условию (2.6). Расчет выполнен в соответствии с [1]

Тогда коэффициент усиления найдем по формуле:

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

Тогда на выходе предоконечного каскада должна быть получена мощность:

.

2.2Предоконечный каскад.

Как видно из предыдущего пункта предоконечный каскад должен развить выходную мощность в 4,4Вт. Схема предоконечного каскада приведена на рис 5.

Рис 5. Принципиальная схема предоконечного каскада.

В качестве активного элемента выбираем кремниевый мезапланарный n-p-n транзистор КТ 920Б. Приведем характеристики этого транзистора:

• граничная частота f_Т=125МГц;

• максимально допустимый ток базы I_Бмах=1А;

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=2А;

• 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=10Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=3нГн;

• статический коэффициент передачи по току h_21Э=10...100;

• температура перехода t_п=150˚С.

Задаемся напряжением источника питания:

Тогда коэффициент усиления найдем по формуле:

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

Тогда на выходе усилителя мощности 2 каскада должна быть получена мощность:

.

2.3. Усилитель мощности 2

Как видно из предыдущего пункта усилитель мощности должен развить выходную мощность в 1,84Вт. Схема усилителя мощности приведена на рис 5.

Рис 5. Принципиальная схема усилителя мощности.

В качестве активного элемента выбираем кремниевый мезапланарный n-p-n транзистор КТ 904Б. Приведем характеристики этого транзистора:

• граничная частота f_Т=200МГц;

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

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=1,5А;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ мах доп}=40В;

• емкость коллекторного перехода С_к=12пФ;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_К=25пс;

• постоянная рассеиваемая мощность Р_Кспр=5Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=7нГн;

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

• температура перехода t_п=120˚С.

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 ряд 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 (*)

f_β f_S f₀ f_T f_α

2,5МГц 4МГц 59МГц 200МГц 340МГц

Рис5. Проверка транзистора

Как видно из рис.4. условие (*) выполняется.

где

;(γ₁(θ_вч)=0,7);

Тогда коэффициент усиления найдем по формуле:

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

Тогда на выходе усилителя мощности 2 каскада должна быть получена мощность:

.

Расчет выполнен в соответствии с [2,3]