2020-01-14
175
Зададимся вопросом: что лучше для данной схемы – включение сопротивления или дросселя в коллекторную цепь. Рассмотрим оба случая:
а) В цепи коллектора используется сопротивление
Схема каскада приведена на рис. 1.3.
Рисунок 1.3 Схема оконечного каскада по переменному току.
В резистивной схеме наиболее эффективно использовать сопротивление в цепи коллектора равное сопротивлению нагрузки. Рассчитаем энергетические параметры схемы, приняв одинаковыми сопротивление нагрузки и коллектора:
Напряжение на выходе усилителя:
, (1.1)
где P- мощность на выходе усилителя, Вт;
Rн – сопротивление нагрузки, Ом.
Тогда 
.
Выходной ток на сопротивлении нагрузки:
, (1.2)
В данной схеме появится эквивалентное нагрузочное сопротивление, представляющее собой параллельное включение сопротивлений 
и 
, в результате получится следующее:
Тогда выходной ток будет таким:
|
|
|
где Rэквив – сопротивление цепи коллектора по переменному току, Ом.
Теперь можно определить рабочую точку:
, где 
(1.3)
Напряжение источника питания будет следующим:
(1.4)
Видно, что оно достаточно высокое.
Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис.1.4.
I, А
2.81
2.1
R~
1.4
R_
18 35.6 53.2 U, В
Рисунок 1.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току производится по формуле:
(1.5)
Iк0=0: Uкэ0=Еп=53.2 В,
Uкэ0=0: Iк0= Еп/ Rк=53.2/25=2.1 А.
Расчет прямой по переменному току производится по формулам:
, 
,
, 
Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:
(1.6)
(1.7)
б) В цепи коллектора используется дроссель
Схема каскада приведена на рис.1.5.
Рисунок 1.5 – Схема оконечного каскада по постоянному току.
Рассчитаем энергетические параметры. Значения 
не изменятся.
Эквивалентное нагрузочное сопротивление, возникшее в предыдущем пункте, здесь будет равно сопротивлению нагрузки, т.к. 
заменил дроссель. Тогда выходной ток будет следующим:
|
|
|
ток в рабочей точке изменится:
Запишем значения тока и напряжения в рабочей точке:
Uкэ0=18В
Iк0 =0.7А.
Напряжение источника питания:
Еп=Uкэ0 =18В.
Видно, что напряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на рис. 1.6.
I, А
1.4 R_
R~
0.7
18 34 U, В
Рисунок 1.6 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току:
Расчет прямой по переменному току:
, 
,
, 
.
Найдем так же расчетную мощность цепи и мощность потребления:
Сведем результаты расчетов в отдельную таблицу и проведем сравнительный анализ двух схем.
Таблица 1.1 - Сравнительный анализ схем
| Параметр | 
| 
| 
| 
| 
|
Схема с 
| 53.2 В | 25.4 Вт | 74.9 Вт | 1.4 А | 18 В |
| Схема без
| 18 В | 12.6 Вт | 12.6 Вт | 0.7 А | 18 В |
Из таблицы следует, что дроссельный каскад потребляет в несколько раз меньше, напряжение источника питания для него нужно небольшое, что выгодно отличает данную схему. В дальнейших расчетах она и будет использоваться.
Выбор транзистора осуществляется исходя из технического задания, по которому можно определить предельные электрические и частотные параметры требуемого транзистора. В данном случае они составляют (с учетом запаса 20%):[6]
Iк доп > 1.2*Iк0=0.84 А
Uк доп > 1.2*Uкэ0=21.6 В (1.8)
Рк доп > 1.2*Pрасс=15.2 Вт
fт= (3-10)*fв=(3-10)*250 МГц.
Этим требованиям с достаточным запасом отвечает широко распространенный транзистор КТ 934В, справочные данные которого приведены ниже [7]:
Iк=2 А
Uкэ=60 В
Pк=30 Вт
Fт= 960 МГц.
при 
