Выбор транзистора

2.3.2. Выбор транзистора

Выбор транзистора осуществляется исходя из условий:

I_к.доп >1,2×I_к0

U_кэ.доп >1,2×U_кэ0

P_к.доп >1,2×P_к0

f_т»3¼10×f_в ,

где индекс “доп” означает максимально допустимое значение,

I_к – ток коллектора,

U_кэ – напряжение между коллектором и эмиттером,

P_к – мощность, рассеиваемая на коллекторе,

f_в – верхняя частота.

Подставим численные значения:

I_к.доп >0,132 А

U_кэ.доп >8,4 В

P_к.доп >0,924 Вт

f_т»600¼2000 МГц

Исходя из этих требований, выберем в качестве выходного транзистора транзистор КТ939А. Электрические параметры транзистора КТ939А [1]:

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ (типовое значение):

b=113

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ при U_кэ=12В, I_к=200мА:

f_Т=3060МГц

Ёмкость коллекторного перехода при U_кб=12В:

С_Uкэ=3,9пФ

Постоянная времени цепи ОС на ВЧ при U_к=10В, I_э=50мА, f=30МГц:

t_с=4,6пФ

Предельные эксплуатационные данные транзистора КТ939:

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора

Р_к=4Вт

Рабочая точка:

I_к0=0,11 А

U_кэ0=7 В

E_п=7 В

2.3.3. Расчёт эквивалентных схем транзистора

В данном пункте рассчитываются эквивалентные схемы транзистора, низкочастотная - схема Джиаколетто и высокочастотная – однонаправленная модель.

1). Схема Джиаколетто [2]

а). Сначала найдём С_{u кэ} , чтобы найти R_б.

Так как в справочнике С_{u кэ} найдена при напряжении 12 В, а нам необходима при 10 В, то используем такую формулу:

, (2.8)

где С_Uкк1 – ёмкость коллектор-эмиттерного перехода, рассчитанная при U_кэ1,

U_кэ2 – напряжение, при котором необходимо найти С_Uкк2.

Подставим численные значения в формулу (2.8):

Ф.

 Теперь найдём R_б по формуле:

(2.9)

Подставим численные значения:

Ом.

б). Сопротивление эмиттера

Ом. (2.10)

Здесь I_э – в мили Амперах.

в). Проводимость база-эмиттер

Ом ^-1. (2.11)

г). Ёмкость эмиттерного перехода

Ф. (2.12)

д). Крутизна

(2.13)

(2.14)

е).

Ом. (2.15)

ж). В соответствии с формулой (2.8):

Ф.

Элементы схемы Джиаколетто:

g_б=0,934 Ом^-1

g_бэ=16,8×10^-3 Ом^-1

g_i=13,3×10^-3 Ом^-1

C_э=100 пФ

С_к=5,1 пФ

Рисунок 2.5 - Эквивалентная схема Джиаколетто

2). Однонаправленная модель [3]

L_вх=L_э+L_б=0,2+1=1,2 нГн

R_вх=r_б=1,07 Ом

R_вых=R_i=g_i ^–1=75,2

С_вых=С_к=5,1 пФ

G_12ном=(f_max/f_тек)²=(3060/200)²=15,3²=234,09

Рисунок 2.6 - Однонаправленная модель

2.3.4. Расчет цепей питания и термостабилизации

1). Эмиттерная термостабилизация [4]

Найдём мощность, рассеиваемую на R_э:

Рабочая точка: I_к0=0,11 А

U_кэ0=7 В

Для эффективной термостабилизации падение напряжения на R_э должно быть порядка 3-5В. Возьмём U_э=3В. Тогда мощность, рассеиваемая на R_э определяемая выражением (2.16), равна:

P_Rэ=I_к0×U_э=0,11×3=0,33 Вт. (2.16)

Рисунок 2.7 - Схема оконечного каскада с эмиттерной термостабилизацией

Найдём необходимое Е_п для данной схемы:

Е_п=U_Rэ+ U_кэ0+ U_Rк=3+7+0=10 В. (2.17)

Рассчитаем R_э, R_б1, R_б2:

Ом, (2.18)

 мА, (2.19)

ток базового делителя:

I_д=10×I_б=9,73 мА, (2.20)

 Ом, (2.21)

Ом. (2.22)

Найдём L_к, исходя из условий, что на нижней частоте полосы пропускания её сопротивление много больше сопротивления нагрузки. В нашем случае:

мкГн. (2.23)

2). Активная коллекторная термостабилизация [4]

Рисунок 2.8 – Схема активной коллекторной стабилизации

Напряжение U_R4 выбирается из условия: В.

Возьмём U_R4=1,5 В.

Рассчитаем мощность, рассеиваемую на R₄:

P_R4=U_R4×I_К02=1,5×0,11=0,165 Вт. (2.24)

Найдём Е_П:

Е_П=U_{кэ 02}+U_R4=7+1,5=8,5 В, (2.25)

где U_{кэ 02} – напряжение в рабочей точке второго транзистора.

Ом (2.26)

Первый транзистор выбирается исходя из условия, что статический коэффициент передачи тока базы b₀₁=50¸100.

Примем b₀₁=75.

Ток базы второго транзистора находится по формуле (2.19):

мА.

В. (2.27)

кОм. (2.28)

В соответствии с формулой (2.19):

А.

Ток базового делителя первого транзистора рассчитывается поформуле (2.20):

I_д1=10×I_б1=10×19,5×10^-6=0,195 мА.

кОм. (2.29)

кОм. (2.30)

Так как усилитель маломощный, то возьмём эмиттерную термостабилизацию.