4.1.1. Расчет коллекторной цепи

Исходные данные для расчета.

Одним из важнейших параметров при расчете коллекторной цепи является номинальная мощность Р_1НОМ при работе транзистора в критическом режиме Р_1НОМ = 0.7 Вт.

Как уже отмечалось выше, в усилителе мощности будем использовать биполярный транзистор 2Т920А, обладающий следующими параметрами:

r_нас=2...4 Ом; U_кдоп=36 В; I_к0доп=1 А; I_кдоп=1 А.

Согласно техническому заданию напряжение питания выберем Е_к=9 В, а угол отсечки °. Расчет будем производить по методике, изложенной в [1, стр.100].

1. Амплитуда первой гармоники напряжения U_К1 на коллекторе.

,

где __°)=0.5 [1, приложение 1].

В.

2. Максимальное напряжение на коллекторе.

U_КMAX=E_K+(1.2...1.3)U_K1КР.

U_KMAX=9+1.3·8=19.4 В.

Проверим условие U_KMAX<U_KДОП: 19.4<36 В, следовательно напряжение питания и тип транзистора выбраны правильно.

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока.

А.

4. Постоянная составляющая коллекторного тока

.

.

5. Максимальный коллекторный ток

I_KMAX=I_K0/₀(<I_KДОП.

I_KMAX=0.08/0.319=0.25 A< 1 A.

6. Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания.

P_0MAX=P_0НОМ=E_K·I_K0=9·0.08=0.72 Вт.

7. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке.

=P_1НОМ/Р_0НОМ=0.5/0.72=69 %.

8. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора.

Р_КMAX=Р_0НОМ - Р₁·К_БВХ,

где К_БВХ=0.71 [1]. Следовательно

Р_КMAX=0.72-0.35=0.37 Вт.

9. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки.

R_ЭКНОМ=U_К1КР² / (2·Р_1НОМ) = 64/1=64 Ом.

4.1.2. Расчет входной цепи

В расчете предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами по радиочастоте включен резистор Rд , сопротивление которого определяется из условия

Rд=_··f_T·C_Э,

а между коллекторным и базовым выводами - резистор с сопротивлением, определяемым соотношением

R_БК=_··f_T·C_К.

Для биполярного транзистора 2Т920А эти параметры имеют следующие значения

f_T=175 МГц; ₀=50; C_K=10 пФ; C_Э=55 пФ.

Тогда

Rд = 50/(2···^··^Ом.

R_БК = 50/(2···^··^Ом.

На частотах f>3·f_T/_ â реальной схеме генератора можно не ставить Rд и R_БК, однако в последующих расчетных формулах их необходимо учитывать.

1. Амплитуда тока базы.

,

где _···f_T·C_K·R_ЭК.

В нашем случае

_°0.5; R_ЭК = 64Ом, тогда

= 1+3.14·175·10·10^-6·64=1.35.

Следовательно

А.

2. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе.

.

В нашем случае Е_отс=0.7 В; U_БЭДОП=4 В, тогда имеем

.

3. Постоянные составляющие базовых и эмиттерных токов.

I_Б0=I_K0/_=0.08/50=1.6 мА.

I_Э0=I_K0+I_Б0=0.08+0.016=81.6 мА.

4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе.

.

В нашем случае, r_Б=0; r_Э=0 для транзистора 2Т920А, следовательно получаем

.

5. Значения L_ВХОЭ, r_ВХОЭ, R_ВХОЭ, C_ВХОЭ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (1, стр. 104).

Исходные данные для расчета:

L_Б=2.9 нГн;

L_Э=1.7 нГн;

С_КА=(0.2...0.3)СК=3 пФ.

L_ВХОЭ=L_Б + L_Э/= 2.9 + 1.7/1.29 = 4.2 нГн.

r_ВХОЭ =1/1.35[(1+·175·0.3 10 64 10^-6)0.5+3.14 175 1.7 10^-3] = 1.1 Ом.

.

R_ВХОЭ=1/1.35[0.5 + 5.1+827 0.5] = 308Ом.

С_ВХОЭ = _··f_T·R_ВХОЭ) = 50/(2·3.14·175·308) = 147пФ.

6. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора Z_ВХ = r_ВХ + jХ_ВХ.

Ом

7. Расчет входной мощности.

P_ВХ = 0.5·I_Б²·r_ВХ = 0.5·0.077²·3.44 =0.01Вт

8. Коэффициент усиления транзистора по мощности.

К_Р = Р₁/Р_ВХ = 0.5/0.01 = 50.