Условия получения максимальной мощности усиливаемого сигнала

Расчет усилительного каскада по постоянному току

Расчет каскада по постоянному току решает вопрос обеспечения режима покоя, выбор элементов схемы, обеспечивающих необходимые пара- метры выходного сигнала.

Амплитудное значение переменной составляющей напряжения UВЫХ усиливаемого сигнала

UВЫХ m = Ö2 U_m = Ö2 × 0, 7 = 0,9899 В

Сопротивление RK в цепи коллектора

Выбирается как стандартное из соотношения

RK = (3…5)RH

Учитывая, что RH задано, получим

RK = (3…5)RH = (3…5) × 400 Ом,

то есть RK = 1200…2000 Ом

Примем стандартное значение RK из этого диапазона. Пусть RK = 1600

Ом.

3.2.1.3 Сопротивление нагрузки RH~по переменной составляющей усиливаемого сигнала

Учитывая, что для переменной составляющей тока, особенно на высокой частоте, внутреннее

сопротивление источника RK и сопротивление емкости С2 малыми, можно считать RK и RH параллельно включенными.

Вычислим RH~

Амплитудное значение переменной составляющей тока IK M

Усиливаемого сигнала

· Вычисляется по закону Ома.

Вычислим IK m.

IK m= UВЫХ m/ RH~=0,989/320=3,1 мА

Предельно-допустимые эксплуатационные значения параметров транзистора

Производится расчет правых частей неравенства (5) для кремниевого или германиевого транзисторов.

Будем использовать кремниевый транзистор, для которого примем максимальное значение обратного коллекторного тока

IКБО = 1 мкА (при qОКР. = 85°С).

Тогда

UK MAX > 2,5UВЫХ m = 2,5 × 0,9899 =2,47 В),

IK MAX > 2,85 (IK m + IКБО) = 2,85 (3,1мА + 0,001мА)» 8,84мА,

РК МАХ>6,25 UВЫХ m(IK + IКБО)=6,25×0,9899 (3,1+0,001)×10-3»19,2 мВт.

Окончательно

UK MAX > 2,47 B,

IK MAX > 8,84мA,

PK MAX > 19,2 мВт.

Выбор типа транзистора

Тип транзистора определяется его условным обозначением. Выбор подходящего типа транзистора произведем по справочникам или по приводимым в приложении справочным материалам так, чтобы его предельно- допустимые эксплуатационные данные соответствовали полученным в пункте 3.2.1.5 условиям и отвечали требованиям исходных данных.

а) Определим 1-й элемент условного обозначения. Для заданного температурного диапазона

Dq = 15°С…+85°С

соответствуют кремниевые транзисторы, первый элемент которых обозначают буквой «К».

б) Определим обозначение 2-го элемента. Для биполярных транзисторов 2-

й элемент обозначают буквой «Т».

в) Определим 3-й элемент условного обозначения транзистора. Согласно табл.1 для транзистора, работающего в полосе частот

Df = 35….18*103 Гц

и имеющего

(РК МАХ = 19,2 мВт) < 0,3 Вт

третьим элементом является цифра «1».

г) Полный код типа транзистора.

Пока имеем начало кода обозначения транзистора: КТ1… Учитывая полученные граничные значения (6) предельно-допустимых эксплуатационных параметров транзистора, выберем окончательно тип транзистора.

Этим условиям отвечает транзистор КТ104Г имеющий параметры:

IK MAX = 50 мА,

UК МАХ = UКБ МАХ = 30 В,

РК МАХ = 150 мВт при Dq = 0°С….+20°С, h21Э = 15...60,

IКБО £ 1мкА (при qОКР £ 20°С),

Входные /базовые/ и выходные /коллекторные/ ВАХ транзистора перечертим из справочника. (рис.4, рис.5)

 

Условия получения максимальной мощности усиливаемого сигнала

Максимальную мощность усиливаемого сигнала можно получить, если выбирать значения выходных тока и напряжения в соотношении

IК = 0,7 IК МАХ,

UКЭ = 0,7 UК МАХ.

 

Для выбранного типа транзистора КТ104Г можно получить максимальную мощность усиливаемого сигнала при следующих значениях:

IК = 0,7IК МАХ = 0,7 × 50= 35мА,

UКЭ = 0,7UK MAX = 0,7× 30 = 21 В.

Рисунок 4 – Входные базовые характеристики транзистора КТ104Г

Рисунок 5 – Выходные коллекторные характеристики транзистора КТ104Г