Расчет эквивалентной схемы транзистора

4.3 Расчет эквивалентной схемы транзистора

Так как рабочие частоты усилителя больше частоты, то входная ёмкость не будет влиять на характер входного сопротивления транзистора на высоких частотах, а будет влиять индуктивность выводов транзистора. Ёмкость можно исключить из эквивалентной схемы, а индуктивность оставить. Эквивалентная однонаправленная модель представлена на рисунке (4.5). Описание такой модели можно найти в [4].

Рисунок 4.5 – Однонаправленная модель транзистора

Рисунок 4.6 – Схема Джиаколетто

 

Параметры эквивалентной схемы не даны в справочнике, но они совпадают с параметрами схемы транзистора, предложенной Джиаколетто [1,4] (рис.4.6).

Входная индуктивность:

(4.14)

–индуктивности выводов базы и эмиттера.

Входное сопротивление:

 , (4.15)

где , причём ,

- напряжение, при котором измерялось

 – берётся из справочника.

Крутизна транзистора:

,  (4.16)

где

- ток в рабочей точке в милиамперах

Выходное сопротивление:

. (4.17)

Выходная ёмкость:

. (4.18)

Тогда в соответствие с этими формулами получаются следующие значения элементов эквивалентной схемы:

Ом

А/В

 Ом

 Ом

4.4 Расчет цепей термостабилизации

Существует несколько видов схем термостабилизации[5,6]. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрены следующие схемы термостабилизации: эмиттерная, пассивная коллекторная, активная коллекторная.

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке (4.7). Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [5,6].

Рисунок 4.7 – Схема эмиттерной термостабилизации

При расчёте элементов схемы выбирается падение напряжения Uэ на сопротивлении Rэ (в интервале 2-5В), расчитываются ток делителя , напряжение питания, сопротивления . Так как взят дроссельный каскад, то координаты рабочей точки равны Uкэо=10.71В и Iко=0.154А.

Выбрано напряжение Uэ=3В.

Ток базового делителя находится по выражению:

(4.19)

где

Сопротивления  определяются выражениями:

;  (4.20)

; (4.21)

. (4.22)

Напряжение питания :

 (4.23)

После подстановки получаются следующие результаты:

Ом

 Ом

 Ом

Рассеиваемая мощность на Rэ:

 (4.24)

Тогда мощность Pэ равна:

4.4.2 Коллекторная пассивная термостабилизация

Этот вид термостабилизации [5,6] применяется в маломощных каскадах и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу. Расчет начинают с того, что выбирается напряжение Urк в интервале 5-10В. Потом расчитываются напряжение питания, ток базы Iб, сопротивления Rб и Rк по выражениям:

(4.25)

Рисунок 4.8 – Схема коллекторной пассивной термостабилизации

 (4.26)

  (4.27)

(4.28)

Результатом подстановки будет:

Ом

 Ом

Напряжение Еп=Uкэо, потому что при постоянном токе Urк равно нулю.

 Рассеиваемая мощность при такой термостабилизации находится по формуле:

(4.29)

Тогда получится:

 4.4.3 Коллекторная активная термостабилизация

В активной коллекторной термостабилизации используется дополнительный транзистор, который управляет работой основного транзистора. Эта схема применяется в мощных каскадах, где требуется высокий КПД. Её описание и расчёт можно найти в [5,6].

Рисунок 4.9 – Схема активной коллекторной термостабилизации

Вначале, при расчете выбирается транзистор VT1. В качестве VT1 выбран КТ361А [3]. Основные технические параметры приведены ниже.

Электрические параметры:

-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

-емкость коллекторного перехода при  В пФ.

Предельные эксплуатационные данные:

-постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

-постоянный ток коллектора мА;

-постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Тк=298К Вт;

После этого выбирается падение напряжения на резисторе  из условия (пусть В), затем производится расчёт по выражениям:

; (4.30)

; (4.31)

; (4.32)

; (4.33)

,  (4.34)

; (4.35)

; (4.36)

  (4.37)

(4.38)

После подстановки получаем следующие значения:

 Ом

А

 Ом

 

 

Ом

Ом

Рассеиваемая мощность на сопротивлении R4 определяется по выражению:

(4.39)

После подстановки имеем:

В результате, если сравнить все три вида схем термостабилизации, то видно, что лучше взять активную коллекторную, так как она более экономична. К тому же, у высокочастотных транзисторов на высокой частоте эмиттер заземлен, поэтому эмиттерная термостабилизация не используется.