Расчет режима предварительного каскада. Расчет коллекторной цепи

5. Расчет режима предварительного каскада

Расчет проводим согласно той же методике, что и оконечного каскада, т.е. [2, стр. 126…131]. Оба полукомплекта выполняются по одинаковым схемам (рис. 4), следовательно расчет одинаковый.

Расчет проводим для одного плеча двухтактной схемы, т.е. на мощность:

Определяем ключевой режим работы транзисторов; Каскад нагружен на активное входное сопротивление трансформатора – делителя мощности.

Влиянием реактивностей транзистора в данном диапазоне можно пренебречь.

При обосновании структурной схемы для данного каскада выбраны транзисторы (комплиментарная пара) КТ814 – КТ815В; из [6] выписываем основные параметры:

Uкэ тах=70 Вт	Uэбтах=5В	Iктах=1,5 А
Iбтах=0,5 А	Рктах=10 Вт	Ск=60 пФ
rнас=0,6 Ом	h21э=≥40 В	rб=0,15 Ом
Lб=Lэ=4 нГн

Согласно [2, стр. 122] для ключевого режима при работе с активной нагрузкой принимаем значения:

α0=1/2	α1=2/π ≈ 0,637	v0 = π/4  ≈ 0,785	vт = π/2 ≈ 1,57
χ0=1 χт=1	χ1=0	К = 1,22	la = 0

5.1. Расчет коллекторной цепи

Определим значение максимально допустимой мощности:

;

Номинальную мощность, которую можно получить от транзистора в фиксированном ключевом режиме при КПД > 0,7:

Р_{К ном} ≤ (0,3…0,5) Р_{К ном} = 414·0,3 ≈ 124 Вт (>1,5 Вт)

Поскольку каскад двухтактный, то ориентируемся на мощность одного плеча, то есть 3/2=1,5 Вт

Значение пик-фактора напряжения на коллекторе:

В данном случае Р_ном =1,5 Вт, то есть номинальная мощность, которую требуется получить от одного плеча, значит:

Определим напряжение питания каскада

Электронный КПД плеча (следовательно, и каскада в целом)

Мощность, потребляемая от источника питания в номинальном режиме:

Постоянная составляющая тока коллектора в номинальном режиме:

Максимальное значение тока коллектора

 (<1,5A)

Мощность потерь на коллекторе транзистора

Мощность высших гармоник, поступающих в балластный резистор

Номинальное сопротивление нагрузки в цепи коллектора (то есть эквивалентное сопротивление трансформатора – делителя мощности)

5.2. Расчет цепи базы

Для значений частот f_max < 1 мГц значение тока базы может быть принято в пределах:

I_б = (0,05…0,3)·I_{K max}

Принимаем нижний предел

I_б = 0,05·76= 3,8мА→4мА

Верхний и нижний предел в цепи базы

Из рассчитанных пределов принимаем значения резисторов R1 и R2

0,4 < R_б > 1175Ом;

R1=R2=620 Ом (по шкале номиналов)

Амплитуда напряжения возбуждения

U_вх= ( R_б + r_б )·I_б + U_{БЭ нас}

U_вхт=(620+0,12)·4 ·10^-3+ 0,8 ≈3,28В(<5В)

Согласно [2, стр. 130 (4)] U_{БЭ нас} ≈ 0,8В, тогда

Мощность поступающая в транзистор

Р_вх=0,5(r_б ·I_б+U_{бэ нас})·I_б = 0,5(0,12·4 ·10^-3+ 0,8)· 4 ·10^-3 ≈ 1,6·10^-3Вт

Мощность возбуждения с учетом потерь:

R_возб = 0,5U_вхI_Б = 0,5 ·3,28 ·4 ·10^-3 ≈ 6,56·10^-3 Вт

Коэффициент усиления транзистора (и каскада) по мощности

это на много больше при обосновании структурной схемы (230>>50)

Входное сопротивление каскада с учетом влияния сопротивлений в цепи базы

Мощность, рассеиваемая на транзисторе

Р_рас ≈ Р_кп + Р_возб = 1,5·10^-3+6,56·10^-3 ≈ 10 мкВт < 10 Вт

Что много меньше допустимой мощности (10 мкВт << 10 Вт).

Значения номиналов переходных емкостей выберем из условия:

0,1·820=82 Ом

Выбираем по шкале номиналов:

KD-2  10 н ± 10%

Таким образом и по цепи базы каскад работает в облегченном режиме, что определяет повышенную надежность как его работы, так и всего передатчика в целом.