Проектирование радиопередающих устройств с угловой модуляцией, страница 13

Расчет базовой цепи ведется в следующей последовательности.

11. Рассчитывается требуемая величина резистора :

.

12. Амплитуда тока базы

,

где .

13. Максимальное обратное напряжение между базой и эмиттером

.

14. Постоянные составляющие токов базы и эмиттера

.

15. Напряжение смещения на базе

.

Если в цепи эмиттера включается дополнительное сопротивление , то его влияние следует учесть:

.

16. Рассчитываются элементы  цепи замещения входного иммитанса транзистора.

Схема цепи замещения представлена на рис. 3.6

Рис. 3.6. Схема замещения входной цепи транзистора

.

При определенных соотношениях элементов схемы замещения возможны отрицательные значения  параметров  и .

17. Рассчитываются активная и реактивная составляющие входного сопротивления транзисторного усилителя:

.

При параллельном соединении транзисторов значения активной и реактивной составляющих входного сопротивления уменьшаются в n раз. При двухтактном соединении сопротивления  соединяются последовательно, образуя удвоенную симметричную нагрузку. При модульном построении сопротивления используются при выборе схемы делящего устройства.

18. Рассчитываются требуемая входная мощность и коэффициент усиления по мощности:

.

19. Полная мощность рассеяния на транзисторе

.

3.3. Выбор вспомогательных элементов ВУМ

К вспомогательным элементам ВУМ относятся дроссели, разделительные и блокировочные конденсаторы.  Их роль в работе усилителя по высокой частоте должна быть по возможности очень малой.

Дроссель  обеспечивает подачу на базу транзистора нулевого смещения и одновременно отделяет базу транзистора от корпуса по высокой частоте. Дроссель включен параллельно входному сопротивлению транзистора ВУМ. Его влияние на работу ВУМ по ВЧ будет ничтожным, если

 .

Дроссель  обеспечивает подачу на коллектор транзистора напряжения источника питания и одновременно отделяет коллектор транзистора от корпуса по высокой частоте. Дроссель включен параллельно сопротивлению коллекторной нагрузки транзистора ВУМ. Его влияние на работу ВУМ по ВЧ будет ничтожным, если

 .

Конденсатор  обеспечивает разделение по постоянному току базы транзистора от схемы предшествующего усилителя и одновременно соединяет базу транзистора с ПУ по высокой частоте. При выборе емкости   можно использовать следующие соотношения:

.

Конденсатор  обеспечивает разделение по постоянному току коллектора  транзистора, на который поступает напряжение источника питания, от коллекторной цепи согласования и одновременно соединяет коллектор транзистора с ЦС по высокой частоте. При выборе емкости   можно использовать следующие соотношения:

.

Конденсатор  предотвращает растекание токов высокой частоты по подводящим цепям питания. Его емкость можно выбрать равной емкости .

Выбранные элементы должны соответствовать шкале номинальных значений элементов данного типа.

3.4. Пересчет основных энергетических показателей ВУМ

1. Колебательная мощность, поступающая на вход ЦС ВУМ,

.

2. Мощность, потребляемая ВУМ от источника питания,

.

3. Мощность, требуемая для возбуждения ВУМ,

.

При модульном принципе построения ВУМ требуемая мощность возбуждения определяется с учетом КПД делящего устройства (), примерно равного 0,95:

.

4. Тепловая мощность, выделяемая на транзисторах ВУМ,

.

5. Электронный КПД ВУМ:

.

6. Входное сопротивление цепи согласования  ВУМ:

а) при двухтактном варианте ВУМ цепь согласования симметрична, причем для каждого плеча входное сопротивление должно быть равно ;

б) при параллельном соединении транзисторов ЦС ВУМ не симметрична, причем входное сопротивление цепи согласования определяется соотношением

.

7. Входное сопротивление ВУМ:

а) при двухтактном варианте ВУМ входное сопротивление представляет собой симметричную цепь с параметрами  по каждому плечу;

б) при параллельном соединении транзисторов в ВУМ

.

4. Расчет цепи согласования ВУМ

При работе генератора в критическом или недонапряженном режимах его активный элемент работает в режиме управляемого источника тока. Такое представление может быть сделано для любой гармоники тока выходного электрода. На рис. 4.1 показана схема, в которой транзистор ВУМ показан как управляемый источник тока по первой гармонике.

      Рис. 4.1. Эквивалентная схема коллекторной цепи ВУМ

Как видно из рисунка, первыми элементами коллекторной цепи являются емкость коллектора  и индуктивность ввода коллектора . В области низких и средних частот влиянием индуктивности  можно пренебречь, а емкость - включить в состав первого звена ЦС. На высоких частотах эта индуктивность оказывает заметное негативное влияние на работу генератора. Компенсация этого влияния в относительно узкой полосе частот может быть выполнена разными способами. Первый способ основан на создании на основе емкости  и индуктивности  трансформирующего Г-звена (рис. 4.2). При втором способе емкость , индуктивность  и дополнительная индуктивность  образуют параллельный контур, настроенный на среднюю частоту ВУМ f₀ (рис. 4.3).

Рис. 4.2. Эквивалентная схема коллекторной цепи ВУМ

с трансформирующим Г-звеном

Рис. 4.3. Эквивалентная схема коллекторной цепи ВУМ

с параллельным контуром

4.1. Расчет элементов трансформирующего Г-звена

Предлагаемая ниже методика расчета опирается на соотношения, изложенные в [2, 5]. Расчет элементов Г-звена проводится на средней частоте рабочего диапазона.

 Известными величинами являются первый элемент Г-звена -   и входное сопротивление . Искомыми величинами являются индуктивность   и сопротивление  нагрузки  (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Трансформирующее понижающее Г- звено

Реализация  трансформирующего Г-звена возможна только в том случае, если

.

Параметры элементов Г-звена можно рассчитать по формулам:

;

  .

Индуктивность  образована индуктивностью ввода коллектора   и дополняющей индуктивностью , равной

.

Потери в трансформирующем Г-звене снижают уровень мощности в оконечной нагрузке. Их можно оценить по формуле