Навигация
Расчет оконечного каскада
27469
знаков
7
таблиц
0
изображений
1.3. Расчет оконечного каскада.
1.3.1 Расчет каскада со сложением напряжений
Целесообразней использовать схему каскада со сложением напряжений, так как значительно снижаются потребляемая мощность и величина питающего напряжения. Так же выбор каскада со сложением напряжений обусловлен большой полосой пропускания, по заданию от 10МГц до 250МГц, и достаточно большой выходной мощностью – 10 Вт. При выборе другого каскада, резестивного или дроссельного, возникают проблемы с выбором транзистора, тогда как каскад со сложением напряжений позволяет достичь заданные требования.
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 1.1 [4].
Рисунок 1.2 Схема каскада со сложением напряжений
При условии:
(1.1)
Напряжение, отдаваемое транзистором каскада, равно входному, ток же, отдаваемый предыдущим каскадом, практически равен току нагрузки. Поэтому ощущаемое сопротивление нагрузки каскада равно половине сопротивления , его входное сопротивление также равно половине сопротивления, вплоть до частот соответствующих =0,7. Это следует учитывать при расчете рабочих точек рассматриваемого и предоконечного каскадов.
1.3.2. Расчет рабочей точки, выбор транзистора.
Зададимся вопросом: что лучше для данной схемы – включение сопротивления или дросселя в коллекторную цепь. Рассмотрим оба случая:
а) В цепи коллектора используется сопротивление
Схема каскада приведена на рис. 1.3.
Рисунок 1.3 Схема оконечного каскада по переменному току.
В резистивной схеме наиболее эффективно использовать сопротивление в цепи коллектора равное сопротивлению нагрузки. Рассчитаем энергетические параметры схемы, приняв одинаковыми сопротивление нагрузки и коллектора:
Напряжение на выходе усилителя:
, (1.1)
где P- мощность на выходе усилителя, Вт;
Rн – сопротивление нагрузки, Ом.
Тогда .
Выходной ток на сопротивлении нагрузки:
, (1.2)
В данной схеме появится эквивалентное нагрузочное сопротивление, представляющее собой параллельное включение сопротивлений и , в результате получится следующее:
Тогда выходной ток будет таким:
где Rэквив – сопротивление цепи коллектора по переменному току, Ом.
Теперь можно определить рабочую точку:
, где (1.3)
Напряжение источника питания будет следующим:
(1.4)
Видно, что оно достаточно высокое.
Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис.1.4.
I, А
2.81
2.1
R~
1.4
R_
18 35.6 53.2 U, В
Рисунок 1.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току производится по формуле:
(1.5)
Iк0=0: Uкэ0=Еп=53.2 В,
Uкэ0=0: Iк0= Еп/ Rк=53.2/25=2.1 А.
Расчет прямой по переменному току производится по формулам:
, ,
,
Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:
(1.6)
(1.7)
б) В цепи коллектора используется дроссель
Схема каскада приведена на рис.1.5.
Рисунок 1.5 – Схема оконечного каскада по постоянному току.
Рассчитаем энергетические параметры. Значения не изменятся.
Эквивалентное нагрузочное сопротивление, возникшее в предыдущем пункте, здесь будет равно сопротивлению нагрузки, т.к. заменил дроссель. Тогда выходной ток будет следующим:
ток в рабочей точке изменится:
Запишем значения тока и напряжения в рабочей точке:
Uкэ0=18В
Iк0 =0.7А.
Напряжение источника питания:
Еп=Uкэ0 =18В.
Видно, что напряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис. 1.6.
I, А
1.4 R_
R~
0.7
18 34 U, В
Рисунок 1.6 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току:
Расчет прямой по переменному току:
, ,
, .
Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:
Сведем результаты расчетов в отдельную таблицу и проведем сравнительный анализ двух схем.
Таблица 1.1 - Сравнительный анализ схем
| Параметр | |||||
| Схема с | 53.2 В | 25.4 Вт | 74.9 Вт | 1.4 А | 18 В |
| Схема без | 18 В | 12.6 Вт | 12.6 Вт | 0.7 А | 18 В |
Из таблицы следует, что дроссельный каскад потребляет в несколько раз меньше, напряжение источника питания для него нужно небольшое, что выгодно отличает данную схему. В дальнейших расчетах она и будет использоваться.
Выбор транзистора осуществляется исходя из технического задания, по которому можно определить предельные электрические и частотные параметры требуемого транзистора. В данном случае они составляют (с учетом запаса 20%):[6]
Iк доп > 1.2*Iк0=0.84 А
Uк доп > 1.2*Uкэ0=21.6 В (1.8)
Рк доп > 1.2*Pрасс=15.2 Вт
fт= (3-10)*fв=(3-10)*250 МГц.
Этим требованиям с достаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 934В, справочные данные которого приведены ниже [7]:
Iк=2 А
Uкэ=60 В
Pк=30 Вт
Fт= 960 МГц.
при
Похожие работы
... обеспечение плотного электрического контакта по всему периметру щели. 6. Технико-экономическое обоснование 6.1 Характеристика технико-экономического обоснования проекта Разрабатываемый усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн предназначен для усиления сигнала и передачи его на определенное расстояние. Существенным преимуществом является тот факт, что устройство работает в ...
... и запирания ПУ. 1.4 Патентный поиск и аналоги блока Основной задачей настоящего патентного поиска является изыскание инженерно-технических решений по созданию перспективного предварительного усилителя мощности, обладающего лучшими техническими и конструктивными характеристиками. В последние годы в нашей стране и за рубежом разработан ряд широкополосных усилителей мощности. Функциональное ...
зведения звука. Для мощных стереофонических усилителей в интегральном исполнении используются как пластмассовые корпуса типа DI L, DIP (в последнее время – малогабаритные корпуса типа SO для поверхностного монтажа (SMD), так и корпуса с основанием из металлической пластины (SIP, TABS) или металлические – типа ТО‑3, ТО‑5. К схеме усилителей низкой частоты предъявляются также требования ...
... простой в применении методики расчета МКЦ необходимой при проектировании сверхширокополосных усилителей. Целью данного дипломного проекта является разработка методики расчета МКЦ сверхширокополосного усилителя на мощных полевых транзисторах, обеспечивающий максимальный коэффициент передачи при заданных неравномерности АЧХ и полосе пропускания. Данная методика необходима для создания интегральных ...
0 комментариев