5. Расчет оконечного каскада

5.1. Расчет выходной цепи усилителя

1. Определение мощности, обеспечиваемой оконечным каскадом

На рис. 4 приводится объяснение по заданию мощности, которую должен обеспечить оконечный каскад. Учитывая некоторые потери мощности в выходном каскаде при сложении мощностей двух плеч, потребуем в оконечном каскаде мощность несколько большую, чем требуется получить по заданию на выходе устройства. При заданной мощности нагрузки, значение можно рассчитать по формуле.

Принимаем

Рис. 4. Реализация выходной мощности ОК.

2. Выбор транзистора:

Из таблицы Приложения 1 выберем транзистор 2Т950Б, проведем необходимые расчеты и убедимся в правильности выбора.

Его характеристики:

Тип
2Т950Б	65	–	7,00	120	55	2,1	2,3	4,0	165	0,5	1,0	1,75	200

Теоретический расчёт.

3. Расчет рассеиваемой на коллекторе мощности.

4. Расчет амплитуды импульса коллекторного тока.

Для угла отсечки имеем, где- Крутизна линии граничного режима по высокой частоте и- Значение напряжения коллекторного питания E_к, исходя из заданного значения максимально допустимого напряжения на коллекторе U_к.

Тогда,

5. Расчет мощности первой гармоники, отдаваемой в нагрузку одним транзистором.

Максимально допустимая амплитуда коллекторного импульсного тока:

I_кmдоп=I_к0доп=3,147=21.98 А

6. Расчет количества базовых двухтактных схем.

Число каскадов не может быть дробным из физических соображений, поэтомуn=1;

Расчет реальных значений

7. Расчет мощности первой гармоники, отдаваемой в нагрузку одним транзистором

8. Расчет амплитуды импульса коллекторного тока

Для угла отсечки имеем, где- Крутизна линии граничного режима по высокой частоте и- Значение напряжения коллекторного питания E_к, исходя из заданного значения максимально допустимого напряжения на коллекторе U_к.

Тогда,

9. Расчет сопротивления нагрузки по первой гармонике, ощущаемого одним транзистором

Сопротивление нагрузки по первой гармонике, ощущаемое одним транзистором

10. Для возникновения бегущей волны необходимо согласование ощущаемого сопротивления и трансформатора на основе длинной линии. Из таблицы Приложения 2 видно, что поставленной задаче удовлетворяют два вида кабелей – РП-9-5-11 и РП-9-7-11.

Марка
РП-9-5-11	9,4	72	8	5,70	1,30	3,0
РП-9-7-11	9,4	100	11	8,60	1,60	3,0

Разница в значении сопротивлений составляет

следовательно, пересчитывать оконечный каскад не требуется.

Проверка условия пренебрежения емкостью коллекторного вывода

можно пренебречь.

11. Расчет

Минимальное напряжение на коллекторе:

Амплитуда переменного напряжения на коллекторе

Первая гармоника коллекторного тока

Постоянная составляющая коллекторного тока

Мощность первой гармоники, отдаваемая в нагрузку одним транзистором.

Мощность, потребляемая транзистором от источника питания.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Коэффициент полезного действия по коллекторной цепи.

5.2. Расчет входной цепи усилителя.

1. Расчет выходного сопротивления транзистора на частотах выше .

При работе транзистора с отсечкой коллекторного тока необходимо учитывать эффект увеличения эквивалентного сопротивления по первой гармонике(= 2 − коэффициент приведения внутреннего сопротивления при):

2. Расчет нагрузочного коэффициента.

Нагрузочный коэффициент, учитывающий уменьшение коллекторного тока по отношению к току внутреннего генератора.

3. Расчет индуктивной и резистивной составляющих входного сопротивления транзистора.

Индуктивная и резистивная составляющие входного сопротивления транзистора (индуктивность монтажа входной цепи усилителя принимаем равной , а индуктивность монтажных проводников в эмиттерной цепи):

4. Расчет добротности последовательного колебательного контура на верхней частоте

5. Расчет усредненного за время протекания тока значения крутизны транзистора по переходу.

(k=Дж/К − постоянная Больцмана,q=Кл − заряд электрона,

− температурный потенциал):

6. Расчет усредненного значения диффузной емкости открытого эмиттерного перехода.

7. Расчет первой гармоники коллекторного тока транзистора при коротком замыкании нагрузки.

8. Расчет амплитуды напряжения на открытом эмиттерном переходе.

9. Расчет эквивалентной емкости входной цепи.

10. Расчет значения корректирующего конденсатора.

Значение емкости выбираем из элементной базы, выпускаемой промышленностью. Конденсатор емкостью

11. Расчет значения корректирующего резистора.

Наличие корректирующего резистора проверяется из условия .

параллельно корректирующему конденсатору необходимо подключить резистор с сопротивлением.

стандартное значение из ряда Е12:.

Ввиду того, что разброс параметров транзистора по достаточно велик, предусмотрим возможностьподбора сопротивления корректирующего резистора:

стандартные значения из ряда Е12:,.

12. Расчет элементов цепи балластной нагрузки.

Номиналы элементов цепи балластной нагрузки, построенной по типу дополняющей цепи, с учетом влияния отсечки базового тока.

13. Расчет входного сопротивления одного плеча двухтактного усилителя.

14. Расчет амплитуды напряжения на входе корректирующей цепи одного плеча двухтактного усилителя.

15. Расчет мощности, необходимой для возбуждения одного плеча усилителя.

16. Расчет коэффициента усиления каскада по мощности.

17. Расчет емкости разделительного конденсатора

Разделительный конденсатор, включенный в цепь корректирующего резистора, уменьшает индуктивность монтажа и служит для предотвращения замыкания источника смещения в базовой цепи через проводники входного трансформатора. Емкость данного конденсатора выбирается из условия, что его сопротивление должно быть гораздо меньше на нижней частоте рабочего диапазона, чем сопротивление резистора R_кор:

С учетом рассчитанных значений номиналов элементов корректирующей и балансной цепей составим схему коррекции:

Рис.5. Цепь коррекции входной цепи