Расчёт оконечного каскада

2.2 Расчёт оконечного каскада

2.2.1 Расчёт рабочей точки

На основании выше изложенного, вычислим напряжение на нагрузке и выходной ток:

Uвых=2Uвых(заданного)=2·0.5=1 (В);

Iвых===0,02 (А).

Рассчитаем рабочую точку для резистивного и дроссельного каскадов:

а) резистивный каскад:

Рисунок 2.2.1.1- Резистивный каскад Рисунок 2.2.1.2- Нагрузочные

 по переменному току. прямые

Рассчёт рабочей точки заключается в нахождении тока коллектора Iк0 и напряжения коллектор-эмитер Uкэ0. Для нахождения Iк0 необходимо рассчитать переменную составляющую тока коллектора Iк», а для Uкэ0 – выходное напряжение Uвых и остаточное напряжение транзистора Uост, которое мы примем равным 2В, при условии R_н.=R_к:

Iк»===0,04 (А);

Uкэ0=Uвых+Uост ,  (2.2.1)

где Uвых выходное напряжение,

Uост остаточное напряжение транзистора;

Iк0= Iк»+0,1 Iк», (2.2.2)

где Iк» ток коллектора по переменному току;

Uкэ0=3 (В);

Iк0=0,044 (А);

Pвых===0,01 (Вт) – выходная мощность, Rн – сопротивление нагрузки;

Eп=Uкэ0+URк=Uкэ0+ Iк0×Rк=5,2 (В) – напряжение питания,

где URк напряжение на Rк, равное Iк0×Rк..

Pрасс=Uкэ0×Iк0=0,132 (Вт) – мощность, рассеиваемая на транзисторе;

Рпотр= Eп×Iк0=0,2288 (Вт) – мощность, потребляемая каскадом;

б) дроссельный каскад:

Рисунок 2.2.1.3- Дроссельный каскад Рисунок 2.2.1.4- Нагрузочные прямые.

по переменному току.

Iвых= ==0,02 (А) – выходной ток;

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

Uкэ0=3 (В)

Iк0=0,022 (А)

Pвых===0,01 (Вт) - выходная мощность;

Eп=Uкэ0=3 (В) - напряжение питания;

Рк расс=Uкэ0×Iк0=0,066 (Вт) - мощность, рассеиваемая на коллекторе;

Рпотр= Eп×Iк0=0,066 (Вт) – мощность, потребляемая каскадом;

Таблица 2.2.1.1- Характеристики вариантов схем коллекторной цепи.

	Еп,(В)	Ррасс,(Вт)	Рпотр,(Вт)	Iк0,(А)
С Rк	5,2	0,132	0,2288	0,044
С Lк	3	0,066	0,066	0,022

Как видно из таблицы, лучше использовать каскад с дросселем в цепи коллектора 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 КТ371А. Его параметры [3] необходимые при расчете приведены ниже:

tс=8 пс и Ск=0,7 пФ при Uкэ=10 В, b0=150, Uкэ0(доп)=10 В, Iк0(доп)=30 мА,

Рк расс(доп)=0,1 Вт, fт=4,5 ГГц, Lб=2,5 нГн, Lэ=2,5 нГн.

2.2.2 Выбор транзистора и расчет эквивалентной схемы замещения.

2.2.2.1Расчёт параметров схемы Джиаколетто. Рисунок 2.2.2.1.1- Эквивалентная схема биполярного

транзистора (схема Джиаколетто).

Проведём расчёт элементов эквивалентной схемы замещения транзистора [4], используя паспортные данные:

Ск(треб)=Ск(пасп)*=0,7×=0,9 (пФ),

где Ск – ёмкость коллекторного перехода;

rб= =11,43 (Ом); gб==0,0875 (Cм),

где rб и gб сопротивление и проводимость базы соответственно,

τс – постоянная времени цепи обратной связи;

rэ= =1,82 (Ом), - сопротивление эмиттера,

где Iк0 взят в мА;

gбэ==0,0036 (См), – проводимость перехода база-эмиттер,

где β0 – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ;

Cэ==24,3 (пФ), - ёмкость эмиттерного перехода,

где fт граничная частота транзистора;

Ri= =333 (Ом), gi=0.003(См),

где Ri и gi выходные сопротивление и проводимость транзистора соответственно.

2.2.2.2Расчёт однонаправленной модели транзистора.

Данная модель применяется в области высоких частот [5].

Рисунок 2.2.2.2.1- Однонаправленная модель транзистора.

Lвх= Lб+Lэ=(2,5+2,5)нГн=5 (нГн) – входная индуктивность транзистора,

где Lб и Lэ индуктивности базы и эмиттера соответственно;

Rвх=rб=11,43 (Ом) – входное сопротивление;

Rвых=Ri=333 (Ом) – выходное сопротивление;

Свых=Ск(треб)=0,9 (пФ) – выходная ёмкость;

fmax=fт=4,5 (ГГц) – максимальная граничная частота.