Расчет Усилителя Мощности для ОК.
При расчёте УМ используют параметры транзистора, определенные по в пунктах 1-4.
1. Расчет коллекторной цепи транзистора.
1.1. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе Uк кр в критическом режиме:
можно задаться углом отсечки 1200>θнч>800, таблицы коэффициентов разложения α(θ) приведены в учебниках по радиопередающим устройствам, θВЧ берется из расчета структурной схемы.
Ек – напряжение питания,
Выбираем Eк=28 В.
Для транзисторов, у которых в справочнике приведены параметры UКЭнас , IКнас или выходная ВАХ, то рассчитываем rнас по следующим формулам (например для КТ907А, см. справочники)
(из расчёта структурной схемы).
P1 – выходная мощность.
При расчёте оконечного каскада:
- при ЧМ и ОМ:
- кпд фидера,
для П-, Г-, Т- образных фильтров,
для контура.
где РА – мощность в антенне, hФ и hКСк – из структурной схемы.
1.2. Максимальное напряжение на К.
44.336 < 60
1.3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
1.4. Постоянная составляющая коллекторного тока:
0.343 < 1
1.5. Высота импульса коллекторного тока:
максимум 3
1.075 3 А
1.6. Мощность, потребляемая от источника питания:
1.7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:
проверка:
1.8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
1.9. Сопротивление коллекторной нагрузки:
Rэкв. для мощных ВЧ-генераторов имеет малую величину и может составлять доли Ома, величина >100 (Ом) характерна для усилителей напряжения и маломощных УМ и НЧ-умножителей частоты.
2. Расчет базовой (входной) цепи транзисторного генератора по схеме ОЭ.
2.1. Амплитуда первой гармоники базового тока:
где 50
типовое значение h21э тип = 50 (КТ907А)
;
при правильном выборе транзистора
Rэкв. известно из п. 1.9
Ск – емкость коллекторного перехода;
fТ – граничная частота транзистора.
2.2. Максимально возможная величина сопротивления по радиочастоте резистора, включенного между базовым и эмиттерным выводами транзистора:
при
Для КТ907А значение указано в справочнике Cэ = 220 пФ.
SП – крутизна по эмиттерному переходу /5/:
, (2.13)
IK1 – ток первой гармоники коллекторного тока
(2.14)
α1(θ) – коэффициент разложения импульсов коллекторного тока в зависимости от угла отсечки θ, обычно для ГВВ задают режим θНЧ ~ ( )
Таблица 4.
θ
| 70◦
| 75◦
| 80◦
| 85◦
| 90◦
| 95◦
| 100◦
| 105◦
| 110◦
| 115◦
| 120◦
| 125◦
| 130◦
| α0
| 0,253
| 0,269
| 0,286
| 0,302
| 0,319
| 0,334
| 0,35
| 0,364
| 0,379
| 0,392
| 0,406
| 0,419
| 0,431
| α1
| 0,436
| 0,455
| 0,472
| 0,487
| 0,5
| 0,51
| 0,52
| 0,526
| 0,531
| 0,534
| 0,536
| 0,536
| 0,534
| γ0
| 0,166
| 0,199
| 0,236
| 0,276
| 0,319
| 0,363
| 0,411
| 0,458
| 0,509
| 0,558
| 0,609
| 0,659
| 0,708
| γ1
| 0,288
| 0,337
| 0,39
| 0,445
| 0,5
| 0,554
| 0,611
| 0,662
| 0,713
| 0,76
| 0,805
| 0,843
| 0,878
|
IKmax – высота импульса коллекторного тока, выбирается в зависимости от требуемой мощности и
(2.15)
2 A < 3 A
tП – температура перехода [◦С] , tП=393 К = 119.85 С
Сопротивление эмиттера rэ рассчитывается по формуле:
Ск – емкость коллекторного перехода. ГОСТ 390 [Ом].
Если RБК < 500 [Ом], то RБК применять не рекомендуется.
Необходимо проверить целесообразность подключения RБК.
;
определим мощность рассеивания
Т.к. условие
0.601 < 0.48
не выполняется, то RБК не подключается.
2.3. Величина дополнительного резистора Rдоп, задающего смещение ЕБЭ=Еотс, т.е. θ=900.
,
где Еотс=Е′;
;
h21э – коэффициент передачи по току на рабочей частоте
h21э= ;
h21эо – статистический коэффициент передачи по току.
Если Rдоп.< 1 (Ом), то вместо Rдоп. в схему включается дроссель
, значит расчет проведен правильно, в дальнейших расчетах используется Rдоп = 33.695 Ом.
2.4.Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
0.133 < 4
2.5.
СКА – активная (внутренняя) часть емкости коллекторного перехода
(2.11)
где СК = СКА + СКП,
СКП – пассивная ( внешняя ) часть емкости коллекторного перехода,
ζ – зависит от технологии изготовления транзистора, данные приведены в табл.3.
Таблица 3.
транзистор
|
сплавной
| сплавно-диффузионный
|
меза
| планарный
меза-планарный,
эпитаксиально-планарный
| ζ
|
|
|
| 3…4
|
Если Rвх оэ – отрицательное, то усилитель мощности будет работать неустойчиво, необходимо изменить режим УМ или ввести RЭкорр.
2.6. Входная мощность:
2.7. Коэффициент усиления по мощности:
2.8.Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:
2.9.
с учетом RБ корр
1.155 < 4.078
2.10.Уточненное значение величины смещения на Б:
Еотс – напряжение отсечки коллекторного тока (справочник),
qвч – из расчета параметров транзистора (расчет структурной схемы).
3. Расчет согласующих цепей.
3.1. При расчете согласующей цепи выходного каскада необходимо определить коэффициент фильтрации, исходя из заданной выходной мощности в антенне РА и мощности второй гармоники Р2 = 25 мВт:
где n = 2 – номер гармоники
α1, αn – коэффициенты разложения последовательности косинусоидальных импульсов выходного тока.
;
Если коэффициент фильтрации задан в децибелах, то его надо пересчитать:
3.2. Полученный коэффициент фильтрации необходимо распределить между фильтром согласующей цепи выходного каскада Ф и антенным контуром ФА:
Для этого определим параметры антенного контура:
где n = 2 – номер гармоники.
Q – добротность антенного контура.
Определим добротность антенного контура, имеющего сопротивление:
где RA – активное сопротивление антенны,
ХА – реактивное сопротивление антенны.
при :
Волновое сопротивление ρ выбираем равным 50 [Ом]
3.3.Определим коэффициент фильтрации согласующей цепи выходного каскада:
3.4. Исходя из требуемого коэффициента Ф, рассчитаем параметры согласующей цепи. Рассмотрим два варианта согласующей цепи.
RЭКВ = 48.572 Ом.
Исходным для расчета является выбор добротности колебательных контуров. Для одиночного П-контура
при n = 2,
Qкс = Ф/6= (3.1)
для сдвоенного П-контура
(3.2)
Далее задаемся добротностью величиной более рассчитанного по ф. (3.1) или (3.2) значения, но менее пяти .
Если значения ф. (3.1) или ф. (3.2) меньше единицы, то задаются добротностью:
1<Q <5. (3.3)
В дальнейших формулах подставляем величину добротности Q, которой задались для одиночного П-контура Q = 3 для сдвоенного – Q = 1.5.
При расчетах промежуточных каскадов обычно ограничиваются однозвенными фильтрами (рис.3.1,а) или схемами (табл. 3.3), т.к. не целесообразно применять сложные фильтры, поскольку последующие каскады работают в режиме с отсечкой. Расчет фильтра промежуточного каскада начинают с ф.(3.3), далее по приведенной методике, но вместо RА подставляется входное сопротивление следующего каскада Rвх сл.каск..
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|