Сделай Сам Свою Работу на 5

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 1200нч>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:

 

RБК
Rдоп


 

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 ЕБЭотс, 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.


 

 

3.169
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.

 

RА или Rвх
X1
ρ1
Q1 = Q2 = Q
Рис. 3.1,б
RА или Rвх
XL
X1
X2
Рис. 3.1,а
Rэкв
ρ
Rэкв
X2
ρ2
X3

 

 


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..

 

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.