Расчёт оконечного каскада

2.2 Расчёт оконечного каскада

2.2.1 Расчёт рабочей точки

По заданному напряжению на выходе усилителя рассчитаем напряжение коллектор эмитер и ток коллектора (рабочую точку) [2].

Uвых=1,5Uвых(заданного)=3 (В)

Iвых===0,06 (А)

Рассмотрим два варианта реализации схемы питания транзисторного усилителя [2]: первая схема реостатный каскад, вторая схема дроссельный каскад.

Реостатный каскад:

Rк=50 (Ом), Rн=50 (Ом), Rн~=25 (Ом) рис(2.2.1.1).

Рисунок 2.2.1.1-Схема реостатного Рисунок 2.2.1.2- Нагрузочные прямые.

каскада по переменному току.

Iвых===0,12 (А)

Uкэ0=Uвых+Uост, где  (2.2.1)

Uкэ0-напряжение рабочей точки или постоянное напряжение на переходе коллектор эмитер. Uвых-напряжение на выходе усилителя.

Uост-остаточное напряжение на транзисторе.

Iк0=Iвых+0,1Iвых, где (2.2.2)

Iк0-постоянная составляющая тока коллектора.

Iвых-ток на выходе усилителя.

Uкэ0=5 (В)

Iк0=0,132 (А)

Выходная мощность усилителя равна:

Pвых===0,09 (Вт)

Напряжение источника питания равно:

Eп=Uкэ0+URк=Uкэ0+ Iк0×Rк=11,6 (В)

Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Pрасс=Uкэ0×Iк0=0,66 (Вт)

Мощность потребляемая от источника питания:

Рпотр= Eп×Iк0=1,5312 (Вт)

Iвых= ==0,06 (А)

Дроссельный каскад рис(2.2.1.3).

Рисунок 2.2.1.3-Схема дроссельного Рисунок 2.2.1.4- Нагрузочные прямые.

каскада по переменному току.

По формулам (2.2.1) и (2.2.2) рассчитаем рабочую точку.

Uкэ0=5 (В)

Iк0=0,066 (А)

Pвых===0,09 (Вт)

Eп=Uкэ0=5 (В)

Рк расс=Uкэ0×Iк0=0,33 (Вт)

Рпотр= Eп×Iк0=0,33 (Вт)

Таблица 2.2.1.1- Характеристики вариантов схем коллекторной цепи.

	Еп,(В)	Ррасс,(Вт)	Рпотр,(Вт)	Iк0,(А)
С Rк	11,6	0,66	1,5312	0,132
С Lк	5	0,33	0,33	0,066

Из рассмотренных вариантов схем питания усилителя видно, что целесообразнее использовать дроссельный каскад.

2.2.2 Выбор транзистора и расчёт эквивалентных схем замещения.

На основании следующих неравенств: Uкэ0(допустимое)>Uкэ0*1,2; Iк0(доп)>Iк0*1.2; Рк расс> Рк расс(доп)*1,2; fт>(3¸10)*fв>2300 МГц выберем транзистор, которым будет являться 2Т996А [5]. Его параметры необходимые при расчете приведены ниже:

tс=4,6 пс- постоянная цепи обратной связи,

Ск=1,6 пФ- ёмкость коллектора при Uкэ=10 В,

b0=55- статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитером,

Uкэ0(доп)=20 В, Iк0(доп)=200 мА- соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора,

Рк расс(доп)=2,5 Вт-допустимая мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора, fт=5000 МГц- значение граничной частоты транзистора при которой =1,

Lб=1 нГн, Lэ=0,183 нГн- индуктивности базового и эмитерного выводов соответственно.

.

2.2.2.1Расчёт параметров схемы Джиаколетто.

 Рисунок 2.2.2.1.1- Эквивалентная схема биполярного

транзистора (схема Джиаколетто).

Расчёт основан на [2].

Ск(треб)=Ск(пасп)*=1,6×=2,26 (пФ), где

Ск(треб)-ёмкость коллекторного перехода при заданном Uкэ0,

Ск(пасп)-справочное значение ёмкости коллектора при Uкэ(пасп).

rб= =2,875 (Ом); gб==0,347 (Cм), где

rб-сопротивление базы,

-справочное значение постоянной цепи обратной связи.

rэ= ==0,763 (Ом), где

Iк0 в мА,

rэ-сопротивление эмитера.

gбэ===0,023, где

gбэ-проводимость база-эмитер,

-справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмитером.

Cэ===41,7 (пФ), где

Cэ-ёмкость эмитера,

 fт-справочное значение граничной частоты транзистора при которой =1

Ri= =100 (Ом), где

Ri-выходное сопротивление транзистора,

Uкэ0(доп), Iк0(доп)-соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.

gi=0.01(См).

2.2.2.2Расчёт однонаправленной модели транзистора.

Данная модель применяется в области высоких частот [4].

Рисунок 2.2.2.2.1- Однонаправленная модель транзистора.

Lвх= Lб+Lэ=1+0,183=1,183 (нГн), где

Lб,Lэ-справочные значения индуктивностей базового и эмитерного выводов соответственно,

Lвх-индуктивность входа транзистора.

Rвх=rб=2,875 (Ом), где

Rвх-входное сопротивление транзистора.

Rвых=Ri=100 (Ом), где

Rвых-выходное сопротивление транзистора.

Свых=Ск(треб)=2,26 (пФ), где

Свых-выходная ёмкость транзистора.

fmax=fт=5 (ГГц), где

fmax-граничная частота транзистора.