Расчет эквивалентных схем транзистора КТ939А

 3.3.2. Расчет эквивалентных схем транзистора КТ939А.

 а) Модель Джиаколетто.

Модель Джиаколетто представлена на рис. 3.5 [1].

Рисунок 3.5 - Эквивалентная схема Джиаколетто.

Необходимые для расчета справочные данные:

, постоянная цепи обратной связи.

 , статический коэффициент передачи тока базы.

, емкость коллекторного перехода.

 Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи сопротивление базового перехода нашего транзистора:

 (3.9)

 Из справочных данных мы знаем, что при  , а  на 12В. Для того, чтобы свести параметры к одной системе воспользуемся формулой перехода:

 (3.10)

в нашем случае:

Теперь, зная все параметры, можно найти сопротивление:

, тогда

 Найдем значение коллекторной емкости в рабочей точке по той же формуле перехода:

Найдем значения оставшихся элементов схемы:

, (3.11)

где  – паспортное значение статического коэффициента передачи,

 – сопротивление эмиттерного перехода транзистора. Тогда

.

Емкость эмиттерного перехода: , где  – типовое значение граничной частоты коэффициента передачи тока, взятое из паспортных данных транзистора.

Найдем оставшиеся параметры схемы:

 (3.12)

 (3.13)

 (3.14)

б) Однонаправленная модель.

Однонаправленная модель представлена на рис. 3.6 [1].

 При определении значений элементов высокочастотной модели воспользуемся паспортными данными транзистора:

 (3.15)

где  – входное сопротивление,  – выходная емкость,  – выходное сопротивление.

Рисунок 3.6 - Однонаправленная модель.

 

 В паспортных данных значение индуктивности не указано, воспользуемся параметрами ближайшего аналога - транзистора КТ913, поделив их на 3:

где  – индуктивности выводов базы и эмиттера.

В результате получим:

 3.3.3. Расчет схем термостабилизации рабочей точки транзистора выходного каскада.

 Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рис.3.7.

Рисунок 3.7 – Схема эмиттерной термостабилизации.

Расчет номиналов элементов осуществляется исходя из заданной рабочей точки.

 Напряжение на резисторе  должно быть не менее 3-5 В (в расчетах возьмем 3В), чтобы стабилизация была эффективной.

 Рабочая точка:

U_кэ0= 13В,

I_к0=0.22А.

Учтя это, получим:

, где , а коллекторный ток – , что было получено ранее, тогда:

 и  Вт (3.16)

Базовый ток будет в  раз меньше коллекторного тока:

, (3.17)

а ток базового делителя на порядок больше базового:

 (3.18)

Учтя то, что напряжение питания будет следующим:

, (3.19)

найдем значения сопротивлений, составляющих базовый делитель:

  (3.20)

  (3.21)

 Схема активной коллекторной термостабилизации усилительного каскада приведена на рис. 3.8 [1].

Рисунок 3.8 – Схема активной коллекторной термостабилизации.

 В качестве управляемого активного сопротивления выбран маломощный транзистор КТ 361А со средним коэффициентом передачи тока базы 50. Напряжение на сопротивлении цепи коллектора по постоянному току должно быть больше 1 В или равным ему, что и применяется в данной схеме.

Энергетический расчет схемы:

 . (3.22)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

 . (3.23)

 Видно, что рассеиваемая мощность уменьшилась в три раза по сравнению с предыдущей схемой.

Рассчитаем номиналы схемы [1]:

 . (3.24)

Номиналы реактивных элементов выбираются исходя из неравенств:

 . (3.25)

Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:

L=100 мкГн (R_н=50 Ом) и С_бл=1 мкФ (f_н=300 МГц).

Схема пассивной коллекторной термостабилизации приведена на рис. 3.9

В данной схеме напряжение на  должно быть 5 – 10 В. Возьмем среднее значение – 7В.

Произведем энергетический расчет схемы:

. (3.26)

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:

. (3.27)

Видно, что при использовании данной схемы мощность будет максимальна.

 Рисунок 3.9 – Схема пассивной коллекторной термостабилизации.

Рассчитаем номиналы схемы:

 . (3.28)

 Сравнив эти схемы видно, что и с энергетической, и с практической точки зрения более эффективно использовать активную коллекторную термостабилизацию, которая и будет использоваться далее.

 3.3.4. Расчет выходной корректирующей цепи.

 Схема оконечного каскада с выходной корректирующей цепью приведена на рис.3.10.

 

Рисунок 3.10 – Схема оконечного каскада с выходной корректирующей цепью.

 От выходного каскада усилителя требуется получение максимально возможной выходной мощности в заданной полосе частот [1] Это достигается путем реализации ощущаемого сопротивления нагрузки для внутреннего генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Одна из возможных реализаций - включение выходной емкости транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающей максимальное согласование в требуемой полосе частот.

 По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 2.3.2) найдем параметр b3, для расчета воспользуемся таблицей, приведенной в [1]:

 . (3.29)

 Из таблицы получим следующие значения параметров с учетом величины b3 (произведя округление ее в нужную сторону):

C_1н=b1=1.9, L_1н=b2=0.783, C_1н=b3=1.292, S=0.292, 1.605.

 Разнормируем параметры и найдем номиналы элементов схемы:

 . (3.30)