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 Um = 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