Реферат: Усилитель модулятора лазерного излучения
;
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 .
3.
Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях и . Если нет, то вновь
осуществляется подбор и .
Страницы: 1, 2, 3, 4
|