Дипломная работа: Усилитель модулятора лазерного излучения
3.
предельно допустимого тока
коллектора
;
4.
предельной мощности, рассеиваемой
на коллекторе
.
Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ
610 А . Его основные технические характеристики приведены ниже.
Электрические параметры:
1.
Граничная частота коэффициента
передачи тока в схеме с ОЭ МГц;
2.
Постоянная времени цепи обратной
связи пс;
3.
Статический коэффициент передачи
тока в схеме с ОЭ ;
4.
Ёмкость коллекторного перехода при
В пФ;
5.
Индуктивность вывода базы нГн;
6.
Индуктивность вывода эмиттера нГн.
Предельные эксплуатационные данные:
1.
Постоянное напряжение
коллектор-эмиттер В;
2.
Постоянный ток коллектора мА;
3.
Постоянная рассеиваемая мощность
коллектора Вт;
4.
Температура перехода К.
3.3.3
Расчёт эквивалентной схемы транзистора
3.3.3.1 Схема Джиаколетто
Многочисленные исследования показывают, что даже
на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором.
Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно
анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них
строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с
сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема-
схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 3.6. Подробное описание
схемы можно найти [3].
Рисунок 3.6 – Схема
Джиаколетто
Достоинство
этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для
практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на
частотах f £ 0.5fт ; при последовательном применении этой схемы и
найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее
единство теории ламповых и транзисторных усилителей.
Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными
данными и приведенными ниже формулами [2].
при В
|
|
Справочные данные для транзистора
КТ610А:
Cк- емкость коллекторного
перехода,
tс-
постоянная времени обратной связи,
bо-
статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.
Найдем
значение емкости коллектора при Uкэ=10В по
формуле :
(3.3.12)
где U¢кэо – справочное
или паспортное значение напряжения;
Uкэо –
требуемое значение напряжения.
Сопротивление
базы рассчитаем по формуле:
(3.3.13)
Статический
коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:
(3.3.14)
Найдем
ток эмиттера по формуле:
(3.3.15)
А
Найдем
сопротивление эмиттера по формуле:
(3.3.16)
где
Iэо – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.
Проводимость база-эмиттер расчитаем
по формуле:
(3.3.17)
Определим диффузионную емкость по
формуле:
(3.3.18)
Крутизну
транзистора определим по формуле:
(3.3.19)
3.3.3.2
Однонаправленная модель
Поскольку
рабочие частоты усилителя заметно больше частоты ,
то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не
влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов
транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть
включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке
3.7. Описание такой модели можно найти в [2].
Рисунок 3.7
Параметры
эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам [2].
Входная
индуктивность:
,
(3.3.20)
где
–индуктивности выводов базы
и эмиттера.
Входное
сопротивление:
,
(3.3.21)
где
, причём , и – справочные данные.
Крутизна
транзистора:
,
(3.3.22)
где
, , .
Выходное
сопротивление:
.
(3.3.23)
Выходная
ёмкость:
.
(3.3.24)
В
соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов
эквивалентной схемы:
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
А/В;
Ом;
пФ.
3.3.4
Расчет полосы пропускания.
Проверим обеспечит ли выбранное сопротивлении обратной
связи Rос, расчитанное в пункте 3.3.1, на нужной полосе
частот требуемый коэффициент усиления, для этого воспользуемся следующими
формулами[2]:
(3.3.25)
(3.3.26)
Найдем значение емкости
коллектора при Uкэ=10В
по формуле (3.3.12):
Найдем сопротивление базы
по формуле (3.3.13):
Статический
коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле (3.3.14):
Найдем
ток эмиттера по формуле (3.3.15):
А
Найдем
сопротивление эмиттера по формуле (3.3.16):
Ом
Определим
диффузионную емкость по формуле (3.3.18):
пФ
,
(3.3.27)
,
(3.3.28)
где
Yн –
искажения приходящиеся на каждый конденсатор;
дБ,
или
(3.3.29)
Гц
Выбранное
сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.
3.3.5
Расчёт цепей термостабилизации
Существует несколько вариантов схем термостабилизации.
Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие
требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы
термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная.
3.3.4.1 Пассивная коллекторная термостабилизация
Данный вид термостабилизации (схема представлена на
рисунке 3.8) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две
другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток
через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.
Рисунок 3.8
Расчёт, подробно описанный в [3], заключается в
следующем: выбираем напряжение (в
данном случае 7В) и ток делителя (в данном
случае , где – ток базы), затем находим
элементы схемы по формулам:
;
(3.3.30)
,
(3.3.31)
где –
напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В;
.
(3.3.32)
Получим следующие значения:
Ом;
Ом;
Ом.
3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация
Активная коллекторная термостабилизация используется в
мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке
3.9. Её описание и расчёт можно найти в [2].
Рисунок 3.9
В качестве VT1 возьмём КТ361А. Выбираем
падение напряжения на резисторе из
условия (пусть В), затем производим
следующий расчёт:
;
(3.3.33)
;
(3.3.34)
; (3.3.35)
;
(3.3.36)
,
(3.3.37)
где –
статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ361А;
;
(3.3.38)
;
(3.3.39)
.
(3.3.40)
Получаем следующие значения:
Ом;
мА;
В;
кОм;
А;
А;
кОм;
кОм.
Величина индуктивности дросселя выбирается таким
образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник
питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор
транзистора VT1 по переменному току был заземлён.
3.3.4.3 Эмиттерная термостабилизация
Для выходного каскада выбрана эмиттерная
термостабилизация, схема которой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта и
анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [3].
Рисунок 3.10
Расчёт производится по следующей схеме:
1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя (см. рис. 3.4), а также
напряжение питания ;
2. Затем рассчитываются .
Страницы: 1, 2, 3, 4
|