Расчет усилителя многоканальной системы связи

курсовая работа

1.2 Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада

Расчет усилителя принято вести, начиная с выходного каскада. Выходной каскад выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис.2,3), в которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером (ОЭ), имеющей наибольший коэффициент усиления мощности, и работает в режиме А. Связь с внешней нагрузкой осуществляется через выходной трансформатор, что позволяет создать для выходного транзистора оптимальное (в смысле получения заданной мощности) сопротивление нагрузки и делает этот каскад более экономичным.

Рисунок 1.1. Структурная схема усилителя с глубокой одноканальной ОС

Рисунок 1.2. Структурная схема К-цепи проектируемого усилителя

Рисунок 1.3. Выходной каскад усилителя

Транзистор выходного каскада выбирается по двум основным условиям:

(1.2)

(1.3)

где Pkpmax =(4…5)P2, aн=1,4…2,

Здесь Pkpmax максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме А и потерь мощности сигнала в выходной цени; Ркmax - максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор); ан - коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченных режимах для повышения надежности; h21max и h21min - крайние значения коэффициента усиления (передачи) тока из справочных данных; fт (в справочной литературе встречается обозначение frp) - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме ОЭ; fh21 - частота полюса (среза) по параметру h21.

Транзистор следует выбирать из справочника по первому основному условию (1.2), которое обеспечивает заданную выходную мощность сигнала Р2, при соблюдении второго условия (1.3) - по верхней частоте fв заданного рабочего диапазона.

Рассчитаем Pkpmax и aн·Pkpmax:

Pkpmax = 5·25 = 125 мВ

aн*Pkpmax = 2·125 = 250 мВт

Из справочника по предельно допустимой мощности рассеивания на коллекторе Pкmax ? 240 мВт из условия (1.2) выбираем транзистор, проверяя его на соблюдение условия (1.3).

Выбранный транзистор KT620Б. Его параметры приведены в таблице 1:

Таблица 1 Основные параметры транзистора КТ 620 Б

Тип транзисто-ра

Pkmax, Вт

fh21, МГц

fт, МГц

Uкэmax В

iкmax А

tп, °C

Rпс, °C/Вт

IКБО, мкА

Cк, пФ

rбCк, пс

h21

h21

max/min

min

max

3,3

KT620Б

0,5

3,6

200

40

0,5

120

150

5

20

200

30

55

100

fh21 = 3,6 МГц > fв = 1,2 МГц - условие (1.3) выполняется

Режим работы транзистора, определяемый значениями тока покоя коллекторе Iк и постоянной составляющей напряжения между коллектором и эмиттером Uкэ, должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалась заданная (номинальная) мощность сигнала в параметры предельных, режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых значений. По мощности и заданному напряженно источника питания Е0 определяем режим работы выходного транзистора:

В (1.4)

мА (1.5)

где а= 0,6...0,8 - коэффициент, учитывающий; что часть напряжения источника питания выделяется на резисторе цепи эмиттера, используемого для стабилизации режима работа, транзистора по постоянному току. Применительно к выбираемому транзистору выходного каскада должны выполняться следующие неравенства:

6)

(1.7)

(1.8)

Для нашего случая неравенства выполняется:

В ? В

мА ? мА

Максимально допустимые значения , и зависят от температуры перехода и условий охлаждения, определяемых величинами тепловых сопротивлений: промежутков переход - окружающая среда (), переход - корпус (), корпус - окружающая среда (). При выборе выходного транзистора желательно обойтись без внешнего теплоотвода (радиатора). В этом случае:

(1.9)

°С

°С ? °С - условие (1.8) выполняется

По найденным значениям Uкэ и Iк находим оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока

(1.10)

где - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзисторов средней и большой мощности = 0,8); - коэффициент использования коллекторного тока,

Сопротивление нагрузки равно:

Ом

Вычислим коэффициент трансформации выходного трансформатора (КПД трансформатора равен 1):

(1.11)

Проверим выполнение условия

(1.12)

Вт

Вт

Вт ? Вт

где Pн - мощность сигнала в коллекторной цепи транзистора (рис.2.3).

1.3 Расчёт необходимого значения глубины обратной связи

Основное назначение ОС заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышении стабильности коэффициента усиления усилителя. Требования по линейности оказываются, как правило, более жесткими и определяют необходимое значение глубины ОС

F = kг/kгF (1.13)

kгF - коэффициент гармоник усилителя с ОС, приведенный в техническом задании;

kг - коэффициент гармоник усилителя без ОС, который следует принять равным ориентировочно (2...3)%.

F = 3/0,035=85,7

Нелинейные искажения усилителя определяются выходным каскадом, ко входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала.

Делись добром ;)