Электрический расчет, Выбор усилительного полупровдникового прибора - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией

Выбор усилительного полупровдникового прибора

Сложность современных радиоэлектронных систем наряду со специфическими радиотехническими требованиями определяет исключительно высокие к надежности всех ее блоков, в том числе и передатчика. В то же время передатчик в большинстве систем находится в самых неблагоприятных условиях по сравнению с другими блоками: он генерирует значительную мощность, поэтому работа всех его элементов связана с большими токами, напряжениями и значительным рассеиванием тепла.

В мощных каскадах передатчиков из полупроводниковых приборов используют биполярные и полевые транзисторы. Отсутствие цепи накала у транзисторов обуславливает их немедленную готовность к работе, хотя не приводит к заметной экономии электроэнергии питания, так как затраты энергии в цепях накала современных мощных ламп составляют 4...5 % и меньше их номинальной мощности. Недостатки транзисторных передатчиков прежде всего связаны с высокой стоимостью мощных транзисторов из-за чрезвычайно сложной технологией их производства. Меньший (как правило) коэффициент усиления по мощности транзисторов (по сравнению с лампами) приводит к большему числу каскадов, т. е. к дополнительным затратам энергии и мощности, рассеиваемой внутри передатчика. Существенный разброс параметров транзисторов, их температурная зависимость, а также зависимость усилительных свойств от частоты и режима усложняют схему построения передатчиков. Биполярные транзисторы применяют от самых низких частот до, ориентировочно 10 ГГц. Верхняя рабочая частота fв в генераторных транзисторах, как правило, ограничивается его усилительными возможностями, нижняя же частота fн для биполярных транзисторов - опасностью перегрева его структуры за время протекания одного импульса тока и развитием вторичного пробоя. Но к современной связной аппаратуре предъявляются жесткие требования к уменьшению габаритов массы и повышению технологичности.

Поскольку наш связной передатчик имеет диапазон рабочих частот от 42 до 48 МГц, и небольшую мощность порядка 6 Вт то выбор остановим на биполярном транзисторе.

Для того чтобы выбрать конкретный полупроводниковый прибор воспользуемся таблицей 1.1 в [5] (стр. 20 _ 23) где находится справочная информация, необходимая для грамотного выбора транзистора. Отметим, что информация, которую содержат обычные справочники по транзисторам, не годится для осуществления правильного выбора, поскольку по ней нельзя узнать важные (определяющие) параметры транзистора в конкретном режиме, так, например важный параметр rнас (в граничном режиме).

Где _ остаточное напряжение на коллекторе транзистора в граничном режиме, Sгр - крутизна выходной характеристики транзистора в граничном режиме.

Для оконечного каскада нашего связного передатчика по мощности передатчика, по диапазону рабочих частот подходит целая линейка транзисторов: КТ966А-2, 2Т921А, 2Т951А, 2Т951А, 2Т981А с параметрами:

Как видно из ниже приведенных некоторых параметров линейки транзисторов наиболее подходящий транзистор для нашего связного передатчика 2Т951А, потому что имеет достаточно большое rнас = 1,4 а также подходит по мощности (с запасом), по диапазону рабочих частот, и по рекомендуемому режиму работы.

Тип транзистора

Rнас

(rнас ВЧ), Ом

Диапазон рабочих частот, МГц

Рн, Вт

Рекомендуемый режим работы

КТ966А-2

5

4...60

10

Класс А -58 дБ

2Т921А

1,8 (3,4)

1,5...60

12,5

Линейный -30...-39дБ

2Т951В

(10)

    30...80 (1,5...80)
    3 2

Класс В

Линейный -27...-33дБ

2Т951А

(1,4)

    30...80 (1.5...80)
    25 15

Класс В

Линейный -30...-35дБ

2Т981А

0,1

30...80

50

Класс В

Выбранный транзистор имеет следующие параметры:

Таблица 3.1 Параметры выбранного транзистора 2Т951А

Параметр

Пояснение

Значение

Сопротивление материала базы

0,5, Ом

Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера

0,2, Ом

Rуе

Сопротивление утечки эмиттерного перехода

0,1, кОм

H21э0

Коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером ОЭ на постоянном токе

15...100

Граничная частота передачи по току в схеме с ОЭ

150...420, МГц

Ск

Барьерная емкость коллекторного перехода при соответствующем напряжении Ек

60...70, пФ при Ек=28, В

Сэ

Барьерная емкость эмиттерного перехода при соответствующем напряжении Еэ

600, пФ при Еэ=0, В

К

Постоянная времени коллекторного перехода

20 пс при Ек=10, В

Индуктивность вывода эмиттера транзистора

2,8...3,8, нГн

Индуктивность вывода базы транзистора

2,1...3,2, нГн

Индуктивность вывода коллектора транзистора

1,3...3,2, нГн

Eкэ доп

Предельное напряжение на коллекторе

65, В при Екб имп

Eкэ имп

Предельное значение импульсного напряжения на коллекторе

60, В

Eк доп

Допустимое значение питающего напряжения на коллекторе

28, В

Eбэ доп

Допустимое значение обратного напряжения на эмиттерном переходе

4, В

Iк0 доп

Допустимое значение постоянной составляющей коллекторного тока

5, А

Iб0 доп

Допустимое значение постоянной составляющей базового тока

1,0, А

Tп доп

Допустимая температура переходов транзистора

200, C

Rпк

Тепловое сопротивление переход (кристалл) _ корпус

2,83, С/Вт

F

Экспериментальное значение верхней частоты диапазона

80, Мгц

Кp

Коэффициент усиления по мощности

8,3...25

Коэффициент полезного действия

60...80, %

Ек

Напряжение коллекторного питания при эксперименте

28, В

Схема включения с ОЭ

Перечисленные в этой таблице параметры, используются при расчете коллекторной и базовой цепей транзистора.

Расчет коллекторной цепи можно проводить независимо от схемы включения транзистора, а входной _ раздельно для схем с ОЭ или с ОБ. В нашем случае, для оконечного каскада выбрана однотактная схема ГВВ, а схема включения транзистора - схема с ОЭ.

Похожие статьи




Электрический расчет, Выбор усилительного полупровдникового прибора - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией

Предыдущая | Следующая