Курсовая работа: Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Перечисленные в этой таблице параметры, используются при расчёте коллекторной и базовой цепей транзистора.
Расчёт 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.
3.2 Расчёт коллекторной цепи
Для современных мощных биполярных транзисторов, как правило, оговаривается номинальное напряжение коллекторного питания Ек.п . В нашем случае по техническому заданию питание передатчика осуществляется от сети 220 В 50 Гц, т.е. нет ограничений по питающему напряжению. Поскольку напряжение Ек.п не задано то в мощном каскаде определим его исходя из допустимого Ек доп которое равно 28 В (см . таблицу 3.1) . По техническому заданию наш связной передатчик должен выдавать в нагрузку мощность 6 Вт, а выбранный транзистор 2Т951А может обеспечить выходную мощность порядка 15 Вт. Поэтому учитывая то обстоятельство, что транзистор заведомо недоиспользуется по мощности то целесообразно занизить Ек max на 20…30 % по отношению к допустимому значению, что значительно повышает надёжность его работы, хотя и несколько снижает КПД и Кр , а также увеличивает рассеиваемую на нём мощность. Поскольку при выборе питающего напряжения желательно придерживаться стандартного ряда питающих напряжений: 3; 4; 5; 6; 9; 12; 15; 20; 24; 27; 30; 48; 60; 80 то выберем Ек п = 20 В, что соответствует 28,75% - ому занижению Ек max относительно Ек доп .
Далее расчёт будем вести исходя из номинальной мощности Р1ном при работе транзистора в граничном режиме, поскольку граничный режим можно считать оптимальным на низких и средних частотах (максимальный КПД достигается только в граничном режиме), а также учитывая, что транзистор будет работать в линейном режиме с углом отсечки q = 90° (выбираем такой режим), а схема оконечного каскада передатчика будет строиться по однотактной схеме ГВВ. Для расчёта коллекторной цепи воспользуемся методикой предложенной в [5] стр. 109 - 111. Отметим также, чторасчёт необходимо вести по наихудшему случаю , т.е. подставлять в расчётные соотношения значения входящих в них величин (см. таблицу 3.1) при которых обеспечиваются наихудшие условия.
1. Величина амплитуды первой гармоники напряжения на коллекторе Uк1 определяется формулой:
2.
(3.2.1)
где Ек – напряжение питания, rнас – сопротивление насыщения, a1 (q) – коэффициент разложения косинусоидального импульса, угол отсечки q = 90° , Р1 – номинальная мощность каскада.
Для расчёта подставим Ек , уменьшенное относительно напряжения источника питания Еп на 5В, что может быть связано с потерями по постоянному току в блокировочном дросселе, а выходную колебательную мощность передатчика с запасом, т.е.
Р1 ном .= Р1 × 1,25 = 6 ×1,25 = 7,5 Вт
Подставляя численные значения в (3.2.1), получаем:
При этом коэффициент использования напряжения питания составляет:
3. Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого (Uкэ.доп. = 60 В):
(3.2.2)
4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока определяется выражением:
(3.2.3)
Подставляя в (3.2.2) численные значения величин, получаем:
5. Величина постоянной составляющей коллекторного тока определяется выражением (1.2.3) и не должна превышать допустимой (IК 0 ДОП = 5,0 А):
(3.2.4)
коэффициент разложения косинусоидального импульса для постоянной составляющей a0 (q) равен 0,319:
6. Максимальное значение коллекторного тока составляет:
(3.2.5)
7. Величина максимальной потребляемой мощности от источника питания равна:
(3.2.6)
8. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке составляет: