Электрический расчет усилителя мощности (на частоте 890 МГц, Рн = 0,8 Вт)

Электрический расчет усилителя мощности

Произведем расчет режима работы транзистора в каскаде усилителя мощности на частоте f_р=890 МГц, Р_Н=0,8 Вт.

В качестве усилителя мощности используем следующую схему

Рисунок. Схема принципиальная усилителя мощности

В качестве активного элемента будем использовать полевой транзистор с барьером Шотки (ПТШ) со следующими параметрами:

Транзистор…………………………………………………………………………………………………………………………….3П910Б-2

S…………………………………………………………………………………………………………………………………………..>300 мА/В

E_ОТС………………………………………………………………………………………………………………………………….-2,2 ... -2,5 В

E_СО…………………………………………………………………………………………………………………………………..0,5 … 0,7В

r_НАС…………………………………………………………………………………………………………………………………….2 Ом

f_Т………………………………………………………………………………………………………………………………………….16……17,5ГГц

С_ЗК……………………………………………………………………………………………………………………………………………4 пФ

С_СЗ…………………………………………………………………………………………………………………………………………….1,2 пФ

С_СК………………………………………………………………………………………………………………………………………………0,36 пФ

r_З…………………………………………………………………………………………………………………………………………..0,5 Ом

r_К…………………………………………………..2,5 Ом

r_И……………………………………………0,6 Ом

r_C…………………………………………0.7 Ом

L_И……………………………………………..0,07 нГн

L_З^’…………………………0.5 нГн

L_З^’’………………………….0.3 нГн

L_C^’………………………………..0.5 нГн

L_C^’’…………………………………0.3 нГн

С_З^’……………………………..0.5 пФ

С_З^’’……………………………….1 пФ

С_С^’……………………….0.5 пФ

С_С^’’…………………….2.2 пФ

E_{C. ДОП}=7 (5) В

E_{ЗС. ДОП}=3,5 В

Диапазон рабочих частот ……………………………………….≤8(<3) ГГц

P_{РАС. ДОП}………………………………..1,5 … 3 Вт

K_P……………………………………………..3 … 3.8 дБ

𝜂……………………………………………. 10 …. 30 %

E_C…………………………………………………7 В

Для расчета необходимо задаться напряжением питания и углом отсечки. Поскольку передатчик будет использоваться в мобильном телефоне с напряжением питания от встроенного аккумулятора равном 3,6 В, то соответственно напряжение питания усилителя мощности примем равным 3,6 В. Угол отсечки Ɵ=90°.

Также для расчета необходимо знать  коэффициенты Берга для заданного угла отсечки:

Произведем расчет усилителя мощности:

1)Так как в заводской документации на транзистор 3П910Б-2 не задано ограничение тока стока, то нет необходимости проводить расчет максимальной возможной мощности, которую может обеспечивать цепь стока в граничном режиме.

2)Определим амплитуду первой гармоники тока стока:

.           (4.3)

3). Рассчитываем амплитуду первой гармоники напряжения на стоке:

В.                                                              (4.4)  4)Находим эквивалентное сопротивление:

 Ом

5). Определяем постоянную составляющую тока:

 А.                                            (4.6)

6). Рассчитываем потребляемую мощность:

 (Вт).                                                     (4.7)

7). Определяем значения усредненных по первой гармонике емкости  и . Для этого находим:

 (В).                                                         (4.8)

 (В).                (4.9)

   (4.10)

 (пФ).                                                      (4.11)

 (пФ).            (4.12)

8). Определяем:

        (4.13)

9). Вычисляем усредненное сопротивление канала по первой гармоники:

(Ом).   (4.14)

10). Рассчитываем сопротивление . Для этого находим вспомогательные коэффициенты  емкость  и :

               (4.15)

; (4.16)

 (пФ).                             (4.17)

; (4.18)

(4.19)

11. Рассчитываем выходную мощность:

(Вт).     (4.20)

12). Рассчитываем составляющие сопротивления нагрузки :

(Ом).                                                                                 (4.21)

* (Ом).                                                             (4.22)

15. Определяем значения элементов ,  и  в эквивалентной схеме входной цепи:

 (нГн).                                                 (4.23)

 (пФ).                                                                                            (4.24)

(Ом).                    (4.25)

16.Определим резистивную и реактивную составляющие входного сопротивления  :

 (Ом).                                                                       (4.25)

= (Ом).                                         (4.26)

17. Найдем амплитуду тока на входе кристалла транзистора:

 (А).            (4.27)

18. Рассчитаем входную мощность и коэффициент усиления по мощности:

 (Вт).                                    (4.28)

                                                                              (4.29)

19. Определим коэффициент полезного действия:

                                                                   (4.30)

20. Вычислим мощность, рассеиваемую в транзисторе, которая не должна превышать предельно допустимую:

 (Вт).                  (4.31)

17. Определим напряжение смещения на затворе:

 (В).

(4.32)

18. Рассчитаем максимальное напряжение на затворе, которое не должно превышать допустимое:

(В).                                                                                   (4.33)

На этом расчет ГВВ на ПТШ можно считать законченным.