Розрахунок вихідного каскаду

Розрахунок всіх багатокаскадних підсилювачів починають з вихідного каскаду з метою забезпечення необхідних параметрів вихідного сигналу. Спрощена принципова схема однотактного трансформаторного каскаду пілсилювача потужності приведена на рис. 6. Навантаженням каскаду служить коаксіальна лінія з хвильовим опором ρ.

З метою підвищення надійності радіоелектронної апаратури потужність, що розсіюється реально на транзисторі Р_к в режимі спокою повинна бути менше максимально допустимої. Прийнято витримувати співвідношення

. (9)

Струм спокою I_K дорівнює:

. (10)

З урахуванням Р_ктах= 79,44 мВт,

P_K= мВт.

Звідси, для U_КЕ= 6 В

×10^-3 А.

Точка спокою (робоча точка) з координатами U_КЕ, І_К позначається на сімействі вихідних статичних характеристик рис. 7. Через цю точку потрібно провести навантажувальну пряму так, щоб з підсилювального приладу можна було зняти сигнал необхідної потужності Р_К~:

, (11)

де N₂ - коефіцієнт запасу, що враховує втрати енергії за рахунок неточного узгодження з навантаженням і втрат в колі НЗЗ. Звичайно приймають N₂ = 1,2.

У нашому випадку

мВт.

Таких прямих можна провести багато, але бажано повніше використовувати напругу джерела живлення і зменшити амплітуду змінної складової струму колектора. Остання обставина дає можливість скоротити межі зміни параметрів транзистора за період сигналу, а це дуже важливо: зменшуються динамічні, частотні і фазові спотворення, зменшується коефіцієнт гармонік. Область використання напруги живлення обмежується пунктирною лінією з індексами 1-1. Ліворуч пунктиру статичні характеристики різко спадають, зменшується h_21е та транзистор входить в стан насичення.

Область використання транзистора по струму на рис. 7 обмежена пунктирною лінією з індексами 2-2. При менших струмах колектора різко зменшується h_21е, що добре можна простежити по вхідних характеристиках. Розміри заштрихованих областей різні для кожного типу транзистора. Близька до оптимального величина опору навантаження в колекторному ланцюзі транзистора R_К~ розраховується за формулою:

. (12)

Звідси маємо:

Ом=0,65 кОм.

Потім розраховуються амплітуди змінних складових струму I_km і напруги U _km у колекторному колі:

А=6,725 мА, (13)

В. (14)

По осі абсцис від координати U_КЕ праворуч відкладаєтьсявідрізок I_KR_K~ =9,27×10^-3×0,65×10³=6 В і через його кінець і крапку спокою проводиться навантажувальна пряма. Відзначаються струми

мА, (15)

мА.(16)

Завдяки дотриманню умови (3) робоча область навантажувальної прямої (рис. 8) автоматично виявилася поза межами областей, що заштриховані на рис.7.

Максимальний і мінімальний струми бази розраховуються з урахуванням використання найгіршого транзистора за виразами:

(17)

З табл. 3 знаходимо, що для транзистора КТ315Б =20. Отже

мА, мА

.

.

.

.

ТП

Рис. 8. Вихідні статичні характеристики КТ315Б

Струми I_бmax і I_бmin відзначають на осі ординат вхідних характеристик (рис. 9, 10) і знаходять відповідні їм значення напруги між базою і емітером U_{бе max} і U_беmin. В нашому випадку U_{бе max}= 0,68 В, U_беmin= 0,46 В.

Потім визначають амплітуду вхідного струму I_бm, амплітуду вхідної напруги U_бет і вхідний опір транзистора

мА, (18)

В, (19)

Ом =327 Ом. (20)

Коефіцієнт підсилення напруги вихідного каскаду

(21)

Обчислення, зроблені відповідно до приведеної методики розрахунку, будуть справедливі, якщо вибрати коефіцієнт трансформації Т₂ рівним n₂ і активні опори його первинної r₄ і вторинної r₆ обмоток рівними:

(22)

де r - хвильовий опір кабелю;

- відношення опору первинної обмотки до перерахованого опору вторинної обмотки.

КТ 315 Б

Рис. 10. Вхідна характеристика КТ315Б

Оберемо кабель з хвильовим опором r= 75 Ом, тоді

.

З метою найбільш повного використання напруги живлення в трансформаторних каскадах, де через первинну обмотку протікає постійна складового струму вихідного транзистора, прийнято вибирати с »0,5.

Маємо:

Ом.

Ом.

Амплітуда сигналу на навантаженні U_H складе:

В. (23)

Дата добавления: 2015-10-28