Расчет усилителя мощности на основе ГВВ с транзистором КТ996А-2 в качестве активного элемента

4 Расчёт электрической принципиальной схемы

4.1 Расчёт усилителя мощности

Усилитель мощности реализуется на основе ГВВ с транзистором КТ996А-2 в качестве активного элемента.

Расчёт электрического режима транзистора состоит из двух этапов: расчёт коллекторной цепи и расчёт входной цепи. Расчёт коллекторной цепи можно проводить независимо от схемы включения транзистора, а входной цепи – раздельно для схемы с общим эмиттером или с общей базой. При обеих схемах включения транзистора его входная цепь (цепь возбуждения) строится таким образом, чтобы транзистор работал без отсечки тока в классе А (Θ=180º) либо с отсечкой тока в классе В (Θ=90º). При этом импульсы коллекторного тока должны быть близкими к симметричным отрезкам косинусоиды.

Расчёт генератора проводится при заданной колебательной мощности Р₁, рассчитанной в разделе «Разработка функциональной схемы».

В результате расчёта входной и выходной цепей генератора находятся электрические параметры, в частности нагрузочное (R_эк) и входное (Z_вх=R_вх+jX_вх) сопротивления.

Для аппаратуры связи с подвижными объектами (сотовой, транкинговой, радиальной, …) рекомендуется выбирать напряжение питания из ряда: 5,8; 6; 8,5; 12,5 В.

Расчёт коллекторной цепи транзистора проводится с учётом возможного рассогласования нагрузки. Для оконечного каскада передатчика нагрузкой Z_н является входное сопротивление антенны или согласующего устройства, устанавливаемого перед антенной. Нагрузкой предоконечного и предварительных каскадов является входное сопротивление последующего каскада.

Расчёт коллекторной цепи.

Ввиду малой выходной мощности, а так же рекомендаций производителей транзистора КТ996А-2 выходной усилитель мощности работает в режиме класса А с углом отсечки Θ=180º.

Параметры транзистора КТ996А-2:

, , , ,

, , , , ,,  ,  ,  ,  , ,

1. Амплитуда напряжения первой гармоники U_k1 на коллекторе

(4.1)

где напряжение коллекторного питания Е_к считается заданным либо выбирается равным стандартному.

2. Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого

                            (4.2)

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

                                                       (4.3)

4. Постоянная составляющая коллекторного тока

                                              (4.4)

5. Максимальный коллекторный ток

                                           (4.5)

6. Максимальная мощность, потребляемая от источника питания

                                                 (4.6)

7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке

                                                      (4.7)

8. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора

                         (4.8)

9. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки

                                                     (4.9)

Расчёт входной цепи транзистора.

При расчёте входной цепи транзистора с ОЭ предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами транзистора по радиочастоте включён резистор R_доп

                          (4.10)

Кроме того, между коллекторным и базовым выводами включён резистор величиной

                                                 (4.11)

На частотах f>3f_t/h_21оэ в реальных схемах можно не ставить R_доп и R_бк, однако в последующих расчётных формулах R_доп необходимо оставлять.

1. Амплитуда тока базы

                           (4.12)

                                      (4.13)

2. Напряжение смещения на эмиттерном переходе при Θ<180º

                                  (4.14)

Напряжение Е_отс принимается равным 0,5…0,7 В для кремниевых и 0,2…0,3 В для германиевых транзисторов.

В режиме класса А расчёт Е_{бэ мах} опускается.

Если Е_бэ и Е_{бэ мах} превышают предельно допустимые значения, то можно уменьшить R_доп по сравнению с рассчитанным.

3. В эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора на рис.4.1 L_{вх оэ} , r_{вх оэ}, R_{вх оэ} находятся по следующим формулам

Рис.4.1

L_вх=L_б+L_э/χ;                                              (4.15)

L_вх=0+0/5,75=0 Гн;

              (4.16)

                             (4.17)

4. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления

                                      (4.18)

                                (4.19)

5. Входная мощность

                                           (4.20)

6. Коэффициент усиления по мощности

                                                  (4.21)

7. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов

                                               (4.22)

                                                     (4.23)

4.2 Расчёт умножителя частоты

В качестве умножителя частоты в рассчитываемом радиопередатчике используется генератор с внешним возбуждением, выходной контур которого настроен на 3 гармонику входного сигнала.

Методика расчёта умножителя частоты идентична методике расчёта