Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 21

В результате

.                                         (11.12)

Найденные выше мощности (11.7),  (11.10) и  (11.12), нормированные к , представлены на рис. 11.3,а в функции параметра А. Как видим, все три кривые пересекаются в одной точке, соответствующей равенству А = А_кр. Графики позволяют правильно ориентироваться при расчете максимальной мощности в зависимости от А, т.е. от относительного значения выходной проводимости.

Расчет УЧ на максимальную мощность в нагрузке. Заданными при расчете будем считать выходную частоту, коэффициент умножения n, параметры транзистора (включая предельно допустимые) и вы сокочастотный угол отсечки. Оптимальный угол отсечки, как показано ниже, обычно близок к 120°/.

Принимаем следующий порядок расчета.

1.                Вычисляем по (11.6)  и, сравнивая его с допустимым, выбираем величину .

2.                Определяем , А и .

3.                Если  (т.е. А < А_кр), то мощность в нагрузке находим по (11.7), а если , то по (11.8). В первом случае Е_к = Е_кдоп, во втором .

4.                Рассчитываем постоянную составляющую тока , мощность  и оцениваем мощность рассеивания Р_р = Р₀ -Р_н.

5.               Если , то расчет продолжается. Определяются: электронный КПД , амплитуды гармоник токов  и , амплитуда напряжения на коллекторе  и сопротивление нагрузки .

6.               Далее рассчитывается цепь базы: амплитуда возбуждения ; мощность, потребляемая базой, . Раскрыв значение , найдем коэффициент усиления мощности К_Р = Р_н/Р_вх:

,                                                                                          (11.13)

где — коэффициент, учитывающий потребление мощности в закрытом транзисторе.

В заключение по графикам (см. рис. 11.3,6), связывающим высокочастотный угол отсечки с низкочастотным, находим , и тогда смещение на базе .

Если оказывается Р_р > Р_рдоп, то при расчете УЧ на максимальную мощность следует исходить из допустимой мощности рассеяния. В зависимости от величины А здесь возможны два случая.

1. При А < А_кр расчетные формулы получаем аналогично тому, как это делается в теории ламповых генераторов. Выразим мощность рассеяния через : . Отсюда

.                                                    (11.14)

Рассчитав с помощью (11.14)  , найдем мощность в нагрузке:  . Дальнейший расчет выполняется в том же порядке, что и расчет на максимальную мощность. Разница состоит в том, что максимум тока определяют, исходя из найденной величины :  .

2. В случае А > А_кр, как указывалось, максимальная мощность в нагрузке получается в режиме согласования. Согласно (11.11) здесь  фиксировано, а следовательно, КПД постоянен () , и искомая мощность легко находится по формуле . Дальнейший расчет очевиден, поскольку определены мощность в нагрузке и .

Рис. 11.4. Влияние параметра А на зависимости , (а) и  (б) для удвоителя частоты при х = 0,25, n = 2

Влияние угла отсечки на работу УЧ. Угол отсечки существенно влияет на работу УЧ, так как он определяет коэффициент усиления по мощности (11-13) и КПД коллекторной цепи:

,                                                                                        (11.15)

где .

Выбор определяет также мощность, рассеиваемую транзистором, и высоту импульса коллекторного тока. Обратим внимание на то, что в (11.15) входит . Это обусловлено тем, что реакция напряжения умноженной частоты, приводя к уменьшению n-й гармоники тока в нагрузке (), практически не сказывается на его постоянной составляющей (). В этом существенное отличие УЧ от усилителя, где оба тока за счет  уменьшаются в  раз: , . Поэтому коэффициент  не должен входить в формулу для электронного КПД усилителя.

Для анализа зависимости КПД от , как следует из (11.15), необходимо найти . Решая (11.5) относительно , получаем

.                                                                             (11.16)