Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 14

•  Re мощных ПТШ составляет единицы ом, что позволяет возбуждать его гармоническим входным током;

•  такому виду возбуждения способствует наличие индуктивностей затвора и истока, которые фильтруют ток;

•  на рабочих частотах сопротивление емкости обедненного слоя под затвором со стороны стока у реального транзистора существенно больше суммарного сопротивления цепочки ,поэтому  ;

•  при гармонической форме входного тока  форма тока  также близка к гармонической, а следовательно, заряд на  также гармонический.

Для расчета режима работы ПТШ вводят понятие управляющего заряда , т.е. суммарного заряда управляемой части канала: ,где — заряд полностью заполненного электронами канала; ,— высота и ширина канала; — заряд обедненной электронами области под затвором; , — заряд электронов и их концентрация.

Учитывая, что — величина постоянная, a  имеет гармоническую форму, получаем, что и ) изменяется во времени по гармоническому закону:.

Для расчета режима работы ПТШ необходимо найти зависимости: 1)и 2) .

1.                Если канал полностью заполнен электронами (барьер Шотки открыт), то через сток протекает постоянный ток .При закрывании барьера Шотки под затвором появляется обедненная область и ток уменьшается:  .

С учетом сказанного имеем:

Полученное соотношение i_c(q_y) определяет переходную характеристику мощного ПТШ. Ее вид аналогичен характеристике для БТ. Дальнейший расчет режима работы ПТШ проводим по методике для биполярного транзистора (формулы (1)-(9), (12), § 10.3).

2.                Остается найти связь управляющего заряда с выходным напряжением и рассчитать входное сопротивление ПТШ. Если пренебречь зависимостью емкости С_к от амплитуды первой гармоники напряжения , то

, где значение  получаем из выражения   подставляя вместо значение постоянного напряжения смещения на затворе. Как показала практика, значение Е_см выбирают из диапазона и_отс < Е_см < 0, или =0,5.

Расчет входного сопротивления ПТШ. В соответствии с эквивалентной схемой ПТ (рис. 1.27):

, где — амплитуда первой гармоники тока через ;  — амплитуда первой гармоники тока истока.

Более подробно расчет Z_BXс учетом емкости стока С_с и влияния расстройки выходной цепи приведен в [22, 24, 29].

10.5. Расчет цепей смещения и согласования в усилителе мощности [5, 8, 18]

В § 1.9 рассмотрены общие вопросы классификации и назначения схем питания, смещения и согласования в УМ, варианты их построения и расчета их элементов, приведены результаты их анализа и сравнения. В настоящем разделе рассмотрим некоторые особенности расчета схем, связанные с физической природой используемых АЭ.

Цепи смещения УМ на биполярных транзисторах. Напряжение смещения БТ в оптимальном режиме зависит от  — амплитуды первой гармоники управляющего заряда, а следовательно, от входной мощности Р_вх:

, где  — коэффициент разложения Фурье; — угол отсечки;  — барьерная емкость транзистора.

Использование фиксированной цепи смещения нецелесообразно, так как изменение Р_вх приводит к отклонению режима транзистора по постоянному току от оптимального. Применяется комбинированное смещение: к базе подводится  и обеспечивается автосмещение

.

Определим номинал . Пусть автосмещение задается постоянным током базы , тогда , отсюда с учетом того, что  и , получаем

=, где — время рекомбинации, среднее время жизни неосновных носителей.

Таким образом, требуемое смещение обеспечивается сопротивлением и постоянным напряжением источника, равным . Для схемы смещения (см. рис. 1.38) требуемый режим установится, если

;                      .

Расчет узкополосных согласующих цепей [18, с. 81]. При выборе согласующих цепей (СЦ) необходимо стремиться к их максимальной простоте, обеспечить требуемую избирательность, учитывать особенностей рабочего диапазона частот.

Входная СЦ мощного УМ на БТ, включенного по схеме ОЭ. Используем эквивалентную схему для мощного БТ (рис. 10.2,а).

1.                Пересчитываем  в , включенное последовательно в контур , , : ;; так как , то