Генерирование и формирование сигналов. Порядок расчета ГВВ на биполярных транзисторах

Исходные данные
Исходными данными для расчёта являются:
а) Р1 — мощность в нагрузке.
б) fр — рабочая частота.
в) Еп — напряжение питания.
г) θ — угол отсечки.

Необходимо по заданным значениям Р1, fр, Еп и θ выбрать транзистор и произвести электрический расчёт коллекторной цепи в критическом режиме.
В результате расчёта необходимо определить токи и напряжения, действующие в цепи коллектора, КПД, а также требуемое критическое сопротивление нагрузки Rн.кр..

Выбор транзистора по мощности
Номинальная мощность, отдаваемая транзистором в нагрузку, Рном должна быть на (10…15)% больше чем Р1треб, где Р1 треб = Р1/ηсц. Здесь ηсц — КПД согласующей цепи ГВВ с нагрузкой (можно принять ηсц ≈ 0,8 … 0,85). Если в справочнике не указана величина номинальной мощности, отдаваемой транзистором в нагрузку, а указана максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе Ррас. макс., то можно принять Рном = Ррас. макс..

Выбор транзистора по частоте
По частотным свойствам транзистор выбирается таким образом, чтобы заданная рабочая частота ГВВ fр лежала в пределах 3fβ < fр < 0,5fТ. Здесь:
— граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ . ( на этой частоте β уменьшается в раз);
— среднее значение коэффициента передачи
по току в схеме с ОЭ (βmin, βmax — минималь-ное и максимальное значения статического коэффи-циента усиления по току, приведенные в справочнике);
fТ — предельная частота (частота транзита) усиления по току для схемы с ОЭ (на этой частоте коэффициент передачи по току уменьшается до единицы).

Если в справочнике не приводится значение fТ, а приводится только β — значения коэффициента усиления по току на некоторой частоте измерения , то можно определить частоту транзита в соответствии со следующим выражением:
.

Проверка первая
Далее следует проверить выбранный транзистор по коэффициенту усиления по мощности, который можно оценить по следующей формуле:
где — справочные значения.
Подставляя справочные данные и остальные численные значения в приведенное выражение, получаем значения Кр. Если получилось Кр<2, то необходимо взять другой транзистор. Если Кр>50, то взять Кр= 50.

Расчет коллекторной цепи
По заданному значению угла отсечки θ определяются значения коэффициентов Берга α0 и α1.
Коэффициент использования источника питания

О крутизне передаточной характеристики
Если очень повезло то в справочнике она есть
Если просто повезло то в справочнике есть сопротивление насыщения, при этом
Если не очень повезло, то в справочнике будет напряжение коллектор эмиттер насыщения, измеренное при конкретном токе, тогда
Если не повезло и этих данных нет – ищите другой справочник или другой транзистор

Расчет коллекторной цепи
Определяем амплитуду переменного напряжения на нагрузке
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока

Расчет коллекторной цепи
Определяем амплитуду импульса коллекторного тока
Определяем постоянную составляющую коллекторного тока

Вторая проверка
Проверяем, чтобы максимально допустимый импульсный ток коллектора был меньше амплитуды импульса коллекторного тока.
Если это условие не соблюдается – выбираем другой транзистор!

Расчет коллекторной цепи
Определяем мощность, потребляемую от источника питания
Определяем мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора

Третья проверка
Проверяем, чтобы мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора была меньше максимально допустимой.
Если это условие не соблюдается – выбираем другой транзистор!

Расчет коллекторной цепи
Определяем выходное сопротивление ГВВ
Определяем коэффициент полезного действия

Расчет базовой цепи
Определяем амплитуду входного напряжения
Определяем напряжение смещения

Расчет базовой цепи
Определяем время дрейфа tдр носителей через базу
Определяем угол дрейфа φдр (сдвиг фазы между током и напряжением в коллекторной цепи)

Четвертая проверка
Если угол дрейфа не должен быть больше, чем (10…12)0.
Если это условие не соблюдается – выбираем другой, более высокочастотный транзистор транзистор!

Расчет базовой цепи
Определяем угол отсечки базового и эмиттерного токов
Определяем коэффициенты Берга для полученных углов отсечки базового и эмиттерного токов α1э= α1б, α0э= α0б

Расчет базовой цепи
Определяем постоянную составляющую базового тока
Определяем амплитуду импульса базового тока

Расчет базовой цепи
Определяем амплитуду первой гармоники базового тока
Определяем требуемую входную мощность
Определяем коэффициент передачи по мощности