Расчет режима цепи по постоянному и переменному току

2.1 Расчет режима цепи по постоянному и переменному току

Амплитудное значение переменной составляющей коллекторного напряжения:

Коэффициент трансформации выходного трансформатора:

Амплитуда переменной составляющей тока коллектора:

Величина тока коллектора в режиме покоя:

где k = (0,5÷2)∙103 – коэффициент, определяющий термоустойчивость транзистора в рабочей точке.

Должно выполняться условие:

где (1,15÷1,2) – коэффициент запаса по току.

Видим, что 10А ≥ 1,2∙(0,5 + 3,96) = 5,3 А – это значит, что транзисторы выбраны правильно.

Максимальная суммарная колебательная мощность, выделяемая в эмиттерной и коллекторной цепях:

где k4 = (0,03÷0,1) – коэффициент, задающий соотношение мощностей, выделяемых в эмиттерной и коллекторной цепях.

Эквивалентное сопротивление, характеризующее суммарную нагрузку для переменных составляющих токов в коллекторной и эмиттерной цепях:

Сопротивление в коллекторной и эмиттерной цепях:

где

- коэффициент передачи тока эмиттера для выбранного транзистора

Принимаем Rэ = 0,2 Ом.

Активное сопротивление половины первичной обмотки выходного трансформатора:

Напряжение коллектор-эмиттер в режиме покоя:

U0к = Uкm + Iкm ∙ rнас = 10,8 + 3,96 ∙ 0,214 = 11,7(В).

Для надежной работы транзистора необходимо, чтобы:

U0к ≤ 0,45Uкдоп, то есть 11,7 В ≤ 0,45 ∙ 70 = 28 В. Значит, транзистор выбран правильно.

Для определения коэффициента температурной нестабильности каскада SBK по рассчитанным значениям I0к, U0к, Iкm и Uкm строится нагрузочная характеристика по переменному току (Приложение).

Для нахождения точки Б необходимо к напряжению U0к добавить напряжение I0к(r1n + α-1∙Rэ). Через точку А0 и Б проводится нагрузочная характеристика по постоянному току. В результате параллельного смещения нагрузочной характеристики по переменному току вверх по нагрузочной характеристике для постоянного тока определяется значение приращения тока коллектора транзистора ∆IкТ, которое можно допустить при его нагреве ∆IкТ ≈2,3А.

Допустимая нестабильность каскада, обусловленная изменением I0к от температуры:

где ∆IT = Iк0 t – I к 0 25°С – приращение обратного тока коллектора;

Iк0 t = I к 0 25° · eγ1∆tn,

где γ1 = 0,11град-1 – температурный коэффициент обратного коллекторного тока для кремниевых транзисторов;

∆tn = tmax – 20 = 80 – 25 = 50(°C)

– температура перегрева коллекторного перехода.

Iк0t = 0,001 · e0,11· 50 ≈ 0,245(A);

∆IT = 0,245 – 0,001 = 0,244(A);

2.2 Расчет элементов цепи смещения

Путем переноса точек А0 и А1, с выходной характеристики на входную, снятую при |Uкэ| > 0 (приложение), определяются следующие параметры:

U0б = 0,64 В – напряжение на базе транзистора в режиме покоя;

Uбm = 0,18 В – амплитуда переменной составляющей базового напряжения;

Uбmax = 0,82 В – максимальное напряжение на базе;

I0б = 10 мА – ток покоя базы;

Iбm = 172 мА – амплитуда переменной составляющей базового тока;

Iбmax = 182 мА – максимальное значение тока базы.

Напряжение в средней точке базового делителя в режиме покоя:

Постоянная составляющая точка через резистор R2:

Iдел = (0,5÷2,0)Iбm = 2∙172∙10-3 ≈ 344(мА).

Сопротивления R2 и R1 в цепи делителя:

Принимаем R1 = 2 Ом; R2 = 30 Ом.

Сопротивление в базовой цепи каскада

Фактический коэффициент нестабильности каскада:

где

Выходной каскад термоустойчив, если выполняется система неравенств:

Меньшее значение может привести к низкоомным сопротивлениям базовых цепей транзисторов и соответственно, снижению коэффициента усиления каскада. Поэтому первоначально целесообразно принять среднее значение .