3.1 Розрахунок гзз на польовому транзисторі

3.1.1. Стокове коло

Польові транзистори ,як правило, включаються за схемою із спільним витоком. Наведена методика призначена для розрахунку генератора в критичному режимі. Для недонапруженого режиму вибирається U_CНР < U_C.

Амплітуда першої гармоніки напруги на стоці у критичному режимі

. ( 3.1 )

Максимальна напруга на стоці

U_{С тах} = Е_С + U_С . ( 3.2 )

Амплітуда першої гармоніки стокового струму

І_С1 = 2Р₁ / U_С . ( 3.3 )

Постійна складова стокового струму

І_С0 = І_С1 α₀(θ) / α₁(θ). ( 3.4 )

При θ = 180⁰ постійна складова

І_С0 =(1,1...1,2) І_С1

Максимальна величина стокового струму

І_{С тах} = І_С0 / α₀(θ), ( 3.5 )

при θ = 180⁰ І_{С тах} = І_С0 + І_С1.

Потужність, споживаєма від джерела стокового живлення

Р₀ = Е_С ∙І_СО. ( 3.6 )

Коефіцієнт корисної дії стокового кола

η = Р₁ / Р₀. ( 3.7 )

Потужність, розсіюєма на стоці транзистора

Р_С = Р₀ − Р₁. ( 3.8 )

Опір стокового навантаження

R_С = U_С / І_С1. ( 3.9 )

3.1.2 Вхідне коло Амплітуда змінної напруги на каналі

U_кан = І_С1( 1 + R_С / R_i) / Sγ₁(θ). ( 3.10 )

Напруга зміщення на заслоні

Е_ЗМ = Е´ − U_кан∙cosθ. ( 3.11 )

Максимальна напруга на заслоні

± Е_{З тах} = Е_ЗМ ± U_кан < Е_{З доп}. ( 3.12 )

Амплітуда струму заслону

І_З = χ∙2∙π∙f∙C_кан І_С1( 1 + R_С / R_i) /[S∙γ₁(θ)], ( 3.13 )

де χ = 1 + [ γ₁(θ)∙S R_С R_i / (R_С + R_i ) + 1 ]∙(C_ЗС / С_кан).

Значення параметрів еквівалентної схеми вхідного опору транзистора

L _вхСВ = L_З + L_B / χ;

r_вхСВ = r_З + [ r_кан +r_В +(L_В / C_кан )Sγ₁(θ) ] / χ; ( 3.14 )

C_вхСВ = χC_кан / [ 1 + r_ВSγ₁(θ) ].

Резистивна та реактивна складові вхідного опору

r_вх = r_вхСВ; х_вх = 2∙π∙f∙L_вхСВ – 1 / (2π∙f∙C_вхСВ ). ( 3.15 )

Вхідна потужність

Р_вх = 0,5І_З²r_вх. ( 3.16 )

Потужність, розсіюєма в транзисторі

Р_розс = Р₀ – Р₁ + Р_вх. ( 3.17 )

Коефіцієнт підсилення за потужністю

К_Р = Р₁ / Р_вх. ( 3.18 )

3.2 Розрахунок гзз на біполярному транзисторі

3.2.1 Колекторне коло

Розрахунок колекторного кола в недонапруженому та критичному режимах, незалежно від схеми включення, проводиться за формулами п.3.1.1, при цьому індекс “с” (стік) замінюється на індекс “к” (колектор).

Для переводу генератора в перенапружений режим задаються амплітудою колекторної напруги більшою, ніж у критичному режимі U_ПР>U_к [ U_ПР ≈ (1,05…1,1)U_к ], і при розрахунку використовують коефіцієнти складного імпульсу

γ_п = γ_п(θ) – (1 + П)∙γ_п(θ₁), ( 3.19 )

де П = _ параметр перенапруженого режиму, ( 3.20 )

θ₁ = arccos(U_к / U_ПР) – кут деформації імпульсу колекторного струму в слабоперенапруженому режимі. ( 3.21 )

3.2.3.Базове коло – схема із се Величина додаткового резистора у колі бази

R_дод = β₀ / (2πf_TC_e)

Амплітуда струму бази

,

де χ = 1 + γ₁(θ)2πf_TC_кR_e.

Максимальна зворотня напруга на емітерному переході

| U_{БЕ тах} | = | − I_Б(1 + cosθ)R_дод / | < U_{БЕ доп}.

Постійні складові базового та емітерного струмів

І_Б0 = І_К0 / β₀ ≤ І_{Б0 доп}, І_Е0 = І_К0 + І_Б0.

Напруга зміщення на емітерному переході

Е_Б = − І_Бּγ₀(π – θ)ּR_дод / + І_Б0ּr_Б + І_Е0ּr_Е .

Значення параметрів еквівалентної схеми вхідного опору транзистора

L_вх.СЕ = L_Б + L_Е / χ,

r_вх.СЕ =

R_вх.СЕ =

C_вх.СЕ =

Резистивна та реактивна складові вхідного опору транзистора ( Z_вх = R_вх + iX_вх ):

R_вх = r_вх.СЕ + , Х_вх = 2πfL - .

Вхідна потужність

Р_вх = 0,5І_Б² R_вх.

Коефіцієнт підсилення потужності

К_Р = Р₁ / Р_вх.

3.2.4. Базове коло – схема із СБ

Амплітуда струму емітера

І_Е = І_К1∙ ,

де f_α ≈ (1,2…1,6)f_T – гранична частота за струмом в схемі із СБ;

α₀ = β₀ / (1 + β₀) – коефіцієнт підсилення за струмом в схемі із СБ на низькій частоті.

Постійні складові базового та емітерного струмів

І_Б0 = І_К0 / β₀ ≤ І_{Б0 доп}, І_Е0 = І_К0 + І_Б0

Максимальна зворотна напруга на емітерному переході

| U_{EБ max} | = ≤ U_{БЕ доп}

Напруга зміщення на емітерному переході

Е_Е = І_Е γ₀(π – θ) / ( 2πfC_E ) − |E´ | - I₀r_Б´ - I_E0r_E.

Параметри еквівалентної схеми вхідного опору транзистора

L_вх.СБ = L_E + χL_Б,

r_вх.СБ = r_Б´ + r_Е – γ₁(θ)χL(2πf_α – 2πf_T / (χβ₀))

R_вх.СБ= ,

С_вх.СБ = 1 /( γ₁(θ)2πf_α R_вх.СЕ).

Резистивна та реактивна складові вхідного опору транзистора ( Z_вх = R_вх + iX_вх ):

R_вх.СБ = r_вх.СБ + ,

Х_вх = 2πfL_вх.СЕ - .

Потужність збудження

Р_вх = 0,5І_Е²R_вх.

Коефіцієнт підсилення потужності

К_Р = Р₁ / Р_вх.