2 Енергетичний розрахунок кінцевого каскаду підсилювача потужності



Згідно проведеному розрахунку структурної схеми вибираємо двотактну схему підсилювача потужності. Транзистор КТ931А задовольняє розрахованим даним. Він має такі параметри:



Рис 2.1 – Креслення транзистора КТ931А



- постійна напруга колектор-емітер;

- постійний струм колектора;

- імпульсний струм колектора;

- постійна часу кола зворотного зв’язку;

- ємність колекторного переходу;

- індуктивність виводу емітера;

- індуктивність виводу бази;

- індуктивність виводу колектора;

- верхня гранична частота транзистора;



Вихідні дані для розрахунку:

- вихідна потужність підсилювача;

- верхня робоча частота передавача.



2.1 Розрахунок колекторного кола підсилювача потужності



2.1.1. Обираємо кут відсічки з урахуванням виду модуляції. Для ЧМ модуляції візьмемо . Підсилювач являє собою двотактну схему вихідного каскаду. 2.1.2. Виходячи з гранично допустимих параметрів транзистора і виду модуляції, визначаємо напругу живлення

. (2.1)

2.1.3. В зв’язку з тим, що в довідниках відсутні дані щодо вихідних статичних характеристик опір насичення приймемо рівним

. (2.2)

Оскільки на високих частотах опір насичення дещо більший, ніж в статичному режимі, а саме , маємо

HYPER15. (2.3)

Крутизна в критичному режимі дорівнює

. (2.4)

2.1.4. Амплітуда високочастотної напруги першої гармоніки в колекторному колі підсилювача

, (2.5)

де - задана коливальна потужність в колекторному колі,

- коефіцієнт розкладу імпульсу колекторного струму за першою гармонікою для заданого кута . Тоді

.

2.1.5. Визначаємо максимальну миттєву напругу на колекторі транзистора

. (2.6)

При цьому слід пам’ятати, що транзистори не витримують навіть коротких перевантажень за напругою між будь-якими електродами.

2.1.6. Амплітуда першої гармоніки струму, що діє в колекторному колі

. (2.7)

2.1.7. Максимальний імпульс колекторного струму дорівнює

. (2.8)

2.1.8. Постійна складова колекторного струму розраховується за формулою

MT4 HYPER14HYPER15, (2.9)

де

, (2.10)

тому

.

2.1.9. Потужність, що підводиться до колекторного кола від джерела живлення дорівнює

. (2.11)

2.1.10. Тоді коефіцієнт корисної дії колекторного кола

. (2.12)

2.1.11. Теплова потужність, що виділяється на колекторі транзистора:

. (2.13)

2.1.12. Враховуючи те, що маємо двотактну схему і , тоді необхідний опір колекторного навантаження дорівнює

, (2.14)

тоді

. (2.15)







2.2 Розрахунок базового кола підсилення

2.2.1. Визначимо опір „тіла” бази транзистора на високих частотах

, (2.16)

де - паспортне значення постійної часу кола зворотного зв’язку транзистора.

Коефіцієнт у формулі приймемо рівним чотирьом як для високочастотного транзистора, тому

. (2.17)

2.2.2. Знайдемо приведений внутрішній опір транзистора, що працює з відсічкою колекторного струму

, (2.18)

де - гранична кутова частота коефіцієнта передачі струму на високій частоті; для КТ931А , тому

.

Тоді

. (2.19)

2.2.3. Визначаємо коефіцієнт навантаження

. (2.20)

2.2.4. Активна складова вхідного опору транзистора дорівнюватиме

. (2.21)

Наявність індуктивності в колі виводу емітера призводить до збільшення резистивної складової вхідного опору транзистора, до росту нерівномірності частотної характеристики підсилювача, зменшенню вихідної потужності каскаду, появі від’ємного зворотного зв’язку, котрий на деяких частотах може перетворитися на додатний зворотний зв’язок. Тому при конструюванні транзисторних підсилювачів потрібно будь-якими методами зменшувати індуктивність монтажу емітерного кола.

2.2.5. Повна вхідна індуктивність базового кола

, (2.22)

де - індуктивність виводу бази транзистора; - додаткова індуктивність базового кола, що включається послідовно (приймаємо рівною нулю, так як маємо потужний підсилювач); - ідуктивність монтажу (також приймемо рівною нулю).

Тоді маємо

.

2.2.6. Добротність вхідного кола на верхній частоті роботи передавача дорівнює

. (2.23)

Це відношення слід виконати з метою забезпечення широсмуговості вхідного базового кола.

Знайдемо активну складову вихідного опору транзистора

. (2.24)

2.2.7. Потужність збудження базового кола визначається



(2.25)



2.2.8. Амплітуда першої гармоніки вхідного струму збудження бази

, (2.26)

де .

Тоді маємо

.

2.2.9. Амплітуда напруги збудження, що діє на виводах база-емітер транзистора

(2.27)

2.2.10. Знайдемо додатковий опір, ввімкнений паралельно вхідному колу

, (2.28)

де множник забезпечує рівномірність навантаження передвихідного каскаду в широкому діапазоні частот. Одночасно підвищується стійкість підсилювального каскаду.

2.2.11. Вхідний опір з урахуванням додаткового резистора

. (2.29)

2.2.12. Амплітуда вхідної напруги збудження, що подається в базове коло з елементами корекції ()

. (2.30)

2.2.13. Коефіцієнт підсилення каскаду

. (2.31)

2.2.14. Необхідна потужність від попереднього каскаду збудження с урахуванням втрат в його коливальній системі і елементах узгодження

, (2.32)

де для ВЧ діапазону. Тому

.



2.2.15. Потрібний коефіцієнт фільтрації вищих гармонік на виході підсилювача потужності

, (2.33)



де , тобто - коефіцієнт розкладу імпульсу колекторного струму на n-тій гармоніці (2-ій і 3-ій), допустимий за нормами електромагнітної сумісності рівень потужності гармонік;

- коефіцієнт запасу, рівний ; - коефіцієнт біжучої хвилі (КБВ) в фідері на основній частоті та на частотах другої і третьої гармонік.

Розрахуємо коефіцієнт фільтрацій на 2-ій і 3-ій гармоніці





Виходячи з розрахованого значення потрібно обрати схему коливальної системи підсилювача потужності.



















РТ-093.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-093.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-093.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-93.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-093.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-93.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ-093.090701.013 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.