РАСЧЁТ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Перейдём непосредственно к расчёту генератора с внешним возбуждением (в формулах индуктивности выводов необходимо подставлять в наногенри, емкость переходов – в пикофарадах, рабочую частоту f и граничную - в мегагерцах).

Исходными данными для расчёта являются выходная мощность Р₁, рабочая частота f и температура среды .

1. Коэффициент использования транзистора по коллекторному напряжению в граничном режиме

где – мощность, развиваемая эквивалентным генератором тока на выходе транзистора; – крутизна линии граничного режима, вычисляемая по формуле (3.1). Если под знаком корня получается отрицательное значение, то принять согласно формуле (3.2).

В схеме с ОЭ за счёт прямого прохождения части энергии со входа на выход

В схеме с ОБ, наоборот, за счёт положительной обратной связи часть энергии с выхода поступает на вход и

2. Амплитуда напряжения эквивалентного генератора (ЭГ)

3. Амплитуда тока первой гармоники ЭГ

I_г1=2P_г/U_г

4. Пиковое напряжение на коллекторе транзистора не должно превышать допустимое

5. Сопротивление нагрузки ЭГ

.

6. Крутизна по переходу

.

где температура перехода можно принять равной предельно допустимой, т.е. равной (120-150) для кремниевых транзисторов.

7. Сопротивление рекомбинации неосновных носителей и крутизна статистической характеристикой S транзистора вычисляются по формулам (2.2), (2.3).

8. Напряжение смещения на базе транзистора примем равным нулю: При этом угол отсечки импульса тока ЭГ близок к 90 . Более точно угол отсечки находится как корень уравнения :

(3.3)

где с - емкость эмиттерного перехода, пФ; - граничная частота, МГц; Е’ – напряжение отсечки тока транзистора (для кремниевых транзисторов равное 0,7В); S – крутизна транзистора, А/В.

Уравнение (3.3) можно решить на ЭВМ, используя, например, итерационный метод Ньютона – Рафсона:

где производная

9. Затем находим коэффициенты разложения для нулевой и первой гармонических составляющих

;

10. Пиковое обратное напряжение на эмиттерном переходе

.

Далее рассчитываем комплексные амплитуды токов и напряжений первых гармонических составляющих.

11. Управляющий ток

,

где =0,4/(2 )- время пролета неосновных носителей.

12. Ток эмиттера

13. Напряжение на сопротивлении с учетом индуктивности

14. Первая гармоника напряжения на переходе

15. Напряжение на -активной емкости коллекторного перехода

16. Ток через емкость

17. Ток через сопротивление

18. Напряжение на

19. Напряжение на - пассивной емкости коллекторного перехода

20. Ток через

21. Сопротивление потерь коллектора , приведенное к параллельному эквиваленту относительно пассивной емкости коллекторного перехода:

22. Ток источника возбуждения транзистора

23. Напряжение на индуктивности вывода базы

24. Напряжение возбуждения транзистора

25. Первая гармоника тока коллектора

26. Амплитуда напряжения на нагрузке для схемы с ОЭ

для схемы с ОБ

.

27. Входное сопротивление для первой гармоники в схеме с ОЭ

для схемы с ОБ

При проектировании цепей согласования иногда требуется параллельный эквивалент входа транзистора (например, для цепи согласования в виде П - цепочки). Для этого удобней воспользоваться выражением для входной проводимости

28. Мощность возбуждения для схемы с ОЭ

для схемы с ОБ

29. Мощность в нагрузке

для схемы с ОЭ

для схемы с ОБ

30. Постоянная составляющая тока коллектора

31. Потребляемая мощность

32. Коэффициент полезного действия

33. Коэффициент усиления по мощности

34. Допустимая мощность рассеяния транзистора

,

где , - допустимая температура перехода и температура корпуса транзистора соответственно; - тепловое сопротивление перехода – корпус транзистора

35. Мощность, рассеиваемая в транзисторе, не должна превышать допустимую

36. Сопротивление нагрузки на внешних выводах транзистора

Если в результате расчета для схемы с ОЭ коэффициент усиления мощности отличается от типового в пределах то параметры эквивалентной схемы были оценены правильно.