Усилитель широкополосный

2) Предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер:

(3.18)

3) Предельно допустимого тока коллектора:

(3.19)

4) Допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе:

(3.20)

Тип проводимости транзистора может быть любой для ШУ.

Анализируя требуемые параметры, выбираем транзистор КТ913А.

Это кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n генераторный сверхвысокочастотный.

Предназначенный для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты в диапазоне 200 – 1000 МГц в режимах с отсечкой коллекторного тока.

Выпускается в герметичном металлокерамическом корпусе с полосковыми выводами.

Основные параметры транзистора:

1) Граничная частота коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

fГ =900 МГц;

2) Постоянная времени цепи обратной связи:

τс=18пс;

3) Емкость коллекторного перехода при Uкб=28В:

Ск=7пФ;

4) Емкость эмиттерного перехода:

Cэ=40пФ;

5) Максимально допустимое напряжение на переходе К-Э:

Uкэ max = 55В;

6) Максимально допустимый ток коллектора:

Iк max = 0,5А;

Выберем следующие параметры рабочей точки:

Т.к. транзистор хорошо работает только начиная с 6В то примем .

3.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации

Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования предъявляются к температурной стабильности каскада. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: эмиттерная, пассивная коллекторная, и активная коллекторная. Рассчитаем все три схемы, а затем определимся с выбором конкретной схемы стабилизации.

3.3.1 Эмиттерная термостабилизация

Эмиттерная термостабилизация широко используется в маломощных каскадах, так как потери мощности в ней при этом не значительны и её простота исполнения вполне их компенсирует, а также она хорошо стабилизирует ток коллектора в широком диапазоне температур при напряжении на эмиттере более 5В.

Рисунок 3.3-Схема каскада с эмиттерной термостабилизацией.

Рассчитаем параметры элементов данной схемы:

1) Необходимое напряжение питания:

Еп=URэ+Uкэ0+Iк0*Rк (3.21)

Значение источника питания необходимо выбирать из стандартного ряда, поэтому выберем напряжение URэ с учетом того, что Еп=10В, Rк=0Ом:

2)Напряжение на Rэ:

URэ=Eп-Uкэ0+Iк0*Rк=10В-6В=4В (3.22)

3) Сопротивление эмиттера:

(3.23)

4) Напряжение на базе транзистора:

Uб=URэ+0,7В = 4,7В (3.24)

5) Базовый ток транзистора:

Iб= (3.25)

6) Ток делителя:

Iд=5×Iб=5,5мА, (3.26)

где Iд – ток, протекающий через сопротивления Rб1 и Rб2.

Сопротивления делителей базовой цепи:

7) Rб1= (3.27)

8) Rб2= (3.28)

Наряду с эмиттерной термостабилизацией используются пассивная и активная коллекторные термостабилизации.

3.3.2 Пассивная коллекторная термостабилизация

Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.4) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

Рисунок 3.4 - Схема пассивной коллекторной термостабилизации

Расчет заключается в выборе URк и дальнейшем расчете элементов схем по формулам:

Выберем URк=5В;

1) Еп = URк + Uкэ0=5В+6В=11В, (3 29)

где URк - падение напряжения на Rк.

2) Сопротивление коллектора:

(3.30)

3) Сопротивление базы: Rб= (3.31)

4) Ток базы:

(3.32)

3.3.3 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Активная коллекторная термостабилизация

Для расчета схемы термостабилизации необходимо сначала выбрать напряжение на резисторе Rк, а затем рассчитать токи и напряжения на втором транзисторе, и следующим шагом рассчитать значения элементов схемы:

1) (3.33)

2) Uкэ0vt2=Uкэ0vt1/2 = 6В/2 = 3В (3.34)

3) URб2=Uкэ0vt2-0,7В = 3В-0,7В = 2,3В (3.35)

4) Iк02=Iб01=110мА (3.36)

5) Iк01=Iб01*β01=110мА*100 = 11А (3.37)

6) Rб2=URб2/Iк02=2,3В/110мА = 20,9Ом (3.38)

7) Uб2=Uкэ0vt1-0,7В=6В-0,7В = 5,3В (3.39)

8) Iдел=10Iбо2=110мА*10/100 = 11мА (3.40)

9) R1=Uб2/Iдел=5,3В/11мА = 481,818Ком (3.41)

10) R3= UR2/Iдел=(1+0,7)В/11мА =1 54,545Ом (3.42)

Из рассмотренных схем видно, что наиболее эффективной будет схема с эмиттерной термостабилизацией, т.к. каскад выходной и следовательно мощный, и диапазон усиливаемых частот не очень большой, то нет необходимости в другом виде термостабилизации.

3.4 Расчёт эквивалентной схемы замещения

При использовании транзисторов до (0,2 - 0,3)fт возможно применение упрощенных эквивалентных моделей транзисторов, параметры элементов эквивалентных схем которых легко определяются на основе справочных данных.

Эквивалентная схема биполярного транзистора представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

1) Найдем ёмкость коллекторного перехода:

(3.43)

2) Рассчитаем сопротивление базы:

Rб =τс/Ск=18пс/11,465пФ = 1,57Ом (3.44)

gб==0,637Cм (3.45)

3) Рассчитаем сопротивление эмиттера:

rэ= ==0,618Ом, (3.46)

где Iк0 в мА;

rэ - сопротивление эмиттера.

4) Найдем проводимость база – эмиттерного перехода:

gбэ==, (3.47)

где gбэ - проводимость база-эмиттер;

- справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

1	2	3	4	5	6	7