Электрический расчет каскадов усилителя сигнала гетеродина, страница 7

Е_отс = 0,7 В - напряжение отсечки;          

f_т = 250*10⁶ Гц - граничная частота коэффициента передачи тока;

С_к = 50*10^-12 Ф - емкость коллекторного перехода;

С_ка = 34*10^-12 Ф - активная часть емкости коллектора;

С_э = 320*10^-12 Ф – емкость эмиттерного перехода;

L_э = 1,4*10^-9 Гн - индуктивность эмиттерного перехода; 

L_б = 2,2*10^-9 Гн - индуктивность базы; 

U_{кэ доп} = 60 В - допустимое напряжение коллектор-эмиттер; 

U_{бэ доп} = 4 В - допустимое напряжение база-эмиттер;

I_{ко доп} = 20 А - допустимый ток коллектора;

I_{к max доп} = 20 А - максимально допустимый ток коллектора;     

b₀ = 60 - коэффициент разложения. 

Расчет коллекторной цепи:

1)  Амплитуда первой гармоники напряжения U_{к1 кр} на коллекторе при

Р_1max =Р_{1max ном} /2*К_{б вх,,}                                                    (4.65)

Р_1max =100/2*0,7=80 Вт будет равна:

                    ,         (4.66)

где Е_к – напряжение питания, Е_к=29,5 В.

 В,

                U_{к1 max}=0,8 U_{к1 кр}=0,8*28,38=22,7 В .                         (4.67)

2)  Максимальное напряжение на коллекторе рассчитаем по формуле:

                               U_{к max}=Е_к+1,2 U_{к1 max   ,}                                                        (4.68)

U_{к max}=29,5+1,2*22,7=56,74 В.

Учитывая U_{к1 max}< U_{кэ доп}, имеем 56,74 <60. Условие выполняется.

3)  Амплитуда первой гармоники коллекторного тока имеет вид:

                 I_к1=2 Р_1max/ U_{к1 max ,}                                                     (4.69)

I_к1=2*80/22,7=7,05А.     

Постоянная составляющая тока рассчитывается по формуле:

               I_к0= I_{к1 ,}                                                                              (4.70)

где a - коэффициент разложения (a₁(q)=0,5; a₀(q)=0,319) [6].

I_к0 = 0,319*7,05/0,5 = 4,5 А.

Так как I_к0< I_{к0 доп}, то  получаем 4,5<20, т.е. условие выполняется

4)  Максимальный коллекторный ток рассчитаем по формуле:

                              I_{к max}= I_к0/a₀=4,5/0,319=14,1 А.                    (4.71)

I_{к max}< I_{к доп}, условие выполняется, так как 14,1<20.

 

5)  Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:

                  Р_{0 max} = E_к* I_{к0 ,}                                                     (4.72)

Р_{0 max} = 29,5*4,5 = 132,67 Вт.

6)  КПД коллекторной цепи рассчитаем по формуле:

                      h = Р_1max/ Р_0max,                                                 (4.73)

h = 80/132,67 = 0,6.

7)  Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора имеет вид:

               Р_{к max} = Р_0max- Р_1max*К_{б вх  ,}                                         (4.74)

Р_{к max} = 132,67-80*0,7 = 76,67 Вт.

8)  Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:

                              ,                                      (4.75)

R_эк = (22,7)²/2*80 = 3,22 Ом.

Расчет входной цепи проведем в следующей последовательности:

1)  Находим сопротивление R_б и R_бк:

              ,                                    (4.76)

Ом.

                           ,                                (4.77)

Ом.

2)  Находим коэффициент c, рассчитываемый по формуле:

                        c = 1+a₁*2*p*f_т*С_к*R_{эк    ,}                                                   (4.78)

c = 1+0,5*2*3,14*250*10⁶*50*10^-12*3,22 = 1,12.

3)  Амплитуда тока базы:

                       ,                               (4.79)

где f = 30*10⁶ Гц.

Подставляя значения, получим:

 А.

4)  Найдем максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

     ,                    (4.80)

при подстановке соответствующих значений получаем:

В.

U_{бэ max}<U_{бэ доп}

5) Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов рассчитываются по формуле:

               I_б0 = I_к0/b₀=4,5/60 = 0,07 А _.                                    (4.81)

                I_э0 = I_к0+ I_б0 = 4,5+0.07 = 4,57 А.                         (4.82)