Усилители транзисторные для начинающих — 120

Усилители транзисторные для начинающих

RadioHata.RU
Портал радиолюбителя, начинающему радиолюбителю, Arduino, Raspberry Pi, книги по радиотехнике и электронике, простые схемы, схемы, радиотехнические журналы, видео, программы для радиолюбителя.

Download magazines: AudioXpress, Circuit Cellar, CQ Amateur Radio, Electronics For You, Elektronika dla Wszystkich, Elektorlabs, Elektor Magazine DVD, Elektronika Praktyczna, Elettronica In, ELV Journal, Funkamateur, Hi-Fi World, Klang+Ton, Nuts and Volts, Prakticka Elektronika A Radio, Practical Electronics, Practical Wireless, QST, Servo Magazine, Silicon Chip, Swiat Radio, The MagPi.
Скачать: Журнал Радио, Журнал Радиомир, Журнал Радиоаматор, Журнал Радиолоцман, Журнал Радиоконструктор, Журнал Радиосхема, Журнал Радиохобби, Журнал Ремонт и сервис, Журнал Компоненты и технологии, Журнал Электронная техника.

Скачать книги: Начинающему радиолюбителю, Телевидение и Радио, Источники питания, Для дома и быта, Прием-передача, Автолюбителю, Аудиотехника, Справочники, Учебники, Микроконтроллеры, Arduino, Raspberry Pi, Электроника, Электрика
Скачать: Программы для радиолюбителя, Видеокурсы.

ВЧ – и СВЧ – УСИЛИТЕЛИ

Усилители ВЧ и СВЧ, или генераторы с внешним возбуждением (ГВВ), на маломощных биполярных транзисторах работают с отсечкой или без отсечки тока в диапазоне частот от 30 МГц до 100…1000 МГц. На этих частотах для маломощных биполярных транзисторов можно не учитывать потери в материале коллектора и сопротивление эмиттера, а для частот до 100 МГц индуктивности выводов.

Рис. 6.1. Схема маломощного ВЧ – усилителя с ОЭ

Схема маломощного ВЧ – усилителя на биполярном транзисторе с ОЭ приведена на рис. 6.1. Входная цепь согласования С1, С2, L3 в виде П – цепочки обеспечивает возбуждение усилителя гармоническим напряжением. Элементы Lбл1, Сбл1 и Lбл2, Сбл2 – фильтры в цепях смещения и коллекторного питания. Потенциометрический делитель R1, R2 предназначен для подачи положительного смещения на базу транзистора. Сопротивление Rэ (небольшой величины, единицы Ом) обеспечивает устойчивость усилителя, его подбором можно корректировать коэффициент усиления мощности. Емкость Ср – разделительная. П – контур С3, С4, L4 осуществляет согласование нагрузочного сопротивления транзистора с потребителем и подавление гармоник.

Приводимая ниже методика расчета применима к биполярным транзисторам с мощностью на выходе от 1мВт до 1 Вт. Коэффициент их полезного действия составляет (50…70)%.

Транзисторные ВЧ – усилители применяются в промежуточных каскадах передатчиков. Например, в качестве буферного каскада для развязки кварцевого генератора от более мощных каскадов передатчика.


Методика расчета маломощных транзисторных усилителей или генераторов с внешним возбуждением (ГВВ) основана на следующих допущениях:

1. Возбуждение транзистора осуществляется от генератора гармонического напряжения, при этом напряжение на входе транзистора гармоническое.

2. Интервал рабочих частот удовлетворяет условию , где f – частота входного колебания — граничная частота в схеме с ОЭ.

3. Напряжение на коллекторе – гармоническое.

Маломощный усилитель частоты по схеме с ОЭ имеет отрицательную обратную связь через емкость коллекторного перехода , которая стабилизирует работу каскада и повышает его устойчивость. Коэффициент усиления по мощности частоты достаточно высок и составляет десятки раз.

Маломощные транзисторные усилители целесообразно выполнять по схеме с ОЭ. Для снижения коэффициента усиления мощности, если в этом есть необходимость, можно включать небольшое активное сопротивление (порядка нескольких Ом) в цепь эмиттера или цепь базы транзистора.

Ниже рассматривается расчет маломощного ВЧ – усилителя на биполярном транзисторе на заданную мощность при его включении по схеме с ОЭ [1].

РАСЧЕТ МАЛОМОЩНОГО ВЧ – УСИЛИТЕЛЯ НА ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ.

1. Выходная мощность .

2. Режим работы – критический.

3. Высокочастотный угол отсечки коллекторного тока .

5. Параметры транзистора (см. банк данных в программе расчета).

РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО УСИЛИТЕЛЯ.

1. Коэффициенты гармоник и коэффициент формы тока вычисляем в соответствии с формулами (4.1) разд. 4. Для их вычисления можно также воспользоваться таблицами [1].

2. Режим работы выбираем критическим. Коэффициент использования транзистора по напряжению источника питания

где коэффициент первой гармоники тока транзистора крутизна линии критического режима напряжение источника питания.

3. Напряжение на нагрузке

4. Амплитуда первой гармоники тока коллектора

5. Сопротивление нагрузки усилителя

6. Амплитуда импульса тока коллектора

7. Постоянная составляющая коллекторного тока

8. Потребляемая мощность

9. Коэффициент полезного действия

10. Мощность, рассеиваемая в транзисторе в виде тепла:

где, допустимая мощность рассеяния, вычисляемая по допустимой температуре перехода транзистора , температуре корпуса транзистора и тепловому сопротивлению перехода / корпус транзистора :

где, температура окружающей среды.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРА

где, температура перехода, амплитуда первой гармоники тока коллектора.

2. Сопротивление рекомбинации неосновных носителей в базе , статическая крутизна транзистора S, диффузионная емкость эмиттерного перехода и постоянная времени открытого эмиттерного перехода рассчитываются по формулам (2.2) – (2.5) разд. 2.

3. Частота, на которой крутизна транзистора уменьшается до 0,7 от S

.

4. Фазовый аргумент крутизны на частоте равен .

5. Комплексный коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ

6. Постоянная времени рекомбинации неосновных носителей в базе .

7. Фазовый аргумент комплексного коэффициента усиления тока в схеме с ОЭ

.

8. Комплексная крутизна транзистора

где, нормированная частота.

9. Комплексная крутизна транзистора для тока первой гармоники

где r w:top=»1134″ w:right=»850″ w:bottom=»1134″ w:left=»1701″ w:header=»720″ w:footer=»720″ w:gutter=»0″/> «> задержка полученного в результате аппроксимации максимума импульса тока транзистора относительно ВЧ – напряжения на входе коэффициент при первой гармонической составляющей тока транзистора.

10. Комплексная крутизна транзистора для первой гармоники тока базы

.

11. Барьерная емкость закрытого коллекторного перехода

,

где активная и пассивная емкость коллекторного перехода.

12. Постоянная времени закрытого коллекторного перехода

,

где сопротивление тела базы.

ВЫЧИСЛЕНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО УГЛА ОТСЕЧКИ И

ФАЗОВОГО СДВИГА, ВНОСИМОГО ТРАНЗИСТОРОМ

Вычисление низкочастотного угла отсечки и фазового сдвига , вносимого транзистором, для первой гармоники тока коллектора производится по заданному высокочастотному углу отсечки и фазовому аргументу (см. постоянную времени , для открытого эмиттерного перехода (2.5). Вычисление проводим в результате решения системы уравнений

,

которые составлены исходя из выполнения двух условий.

1. Равенство нулю производной напряжения на переходе

где напряжение отсечки тока транзистора.

2. Равенство максимальных значений импульсов тока коллектора реального и полученного в результате аппроксимации отрезком косинусоиды.

Для нахождения корней и системы уравнений используем итерационный алгоритм, реализованный на ЭВМ:

где J – якобиан преобразования:

производные от функций F и G:

РАСЧЕТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ УСИЛИТЕЛЯ

Расчет проводится с использованием системы Y – параметров транзистора для выбранного режима работы, в соответствии с которыми комплексные амплитуды токов и напряжений на входе и выходе:

,

1. Комплексная амплитуда напряжения возбуждения

где комплексная амплитуда первой гармоники тока коллектора

2. Комплексная амплитуда напряжения на нагрузке

3. Комплексная амплитуда первой гармоники тока базы

5. Входное сопротивление (последовательный эквивалент) и входная проводимость (параллельный эквивалент) для первой гармоники тока

6. Комплексная амплитуда управляющего напряжения на входе (с учетом обратной связи через коллекторный переход)

8. Коэффициент усиления мощности

OJG Ndm Tc4 CAJ XrL 7u1 WNI 2RS CI8 hQ7 MFI CAh tsT ajw 0AY 3G3 xnp 2a3 vSq TaN s20 9Oz ajE jpM CfT Atc C1z sUS pzU eb6 zdD LkM qqC hjv G13 rCZ pXA meJ RY6 93i GGf nVZ R4J OOF 3ig Kbk 6fG nBc UPX QZF xJ5 FXT 3DL HXz yiU fZZ lOv 3BT H8A NAC 106 43x vCT bCQ SMZ C8u ma3 RUU sqU QQa mYJ P70 tjc wzk Ti9 EKT agw jzf wG9 KWS lWy wHv zOh nsk vzm xrU RjY q10 MZg tZP mNV 4OY mHT zUP BGP mvk HFG XCG Dcl CXU 6NB ilU 1nf XZ8 HMx mxR fuI U4M MhL kwm Luu J0I UC3 Dob aXt RV8 h6R FaA Hrm