Выбор транзисторов и расчет их параметров

 

При выборе типа транзисторов учитывают их усилительные, частотные, шумовые и нелинейные свойства, диапазон рабочих температур. Тип транзистора и режим его работы в каждом случае выбирают таким образом, чтобы получить необходимое усиление при возможно меньшей стоимости устройства и потребляемой мощности от источников питания. Учитывая все выше изложенное в качестве транзистора был выбран биполярный транзистор ГТ313А характеризуемый следующими параметрами:

Режим измерения h-параметров: напряжение коллектора Uk=5 В,

ток коллектора Ik=5 mA.

Входное сопротивление h11б=30 Ом.

Коэффициент передачи тока h21э=100.

Коэффициент обратной связи h12б = 2,5∙10-3.

Выходная проводимость h22б=5 мкСм.

Граничная частота коэффициента передачи fгр=300 МГц.

Емкость коллекторного перехода Ск=2,5 пФ.

Постоянная времени цепи обратной связи τк=75 пс.

Коэффициент шума Кш=7 дБ.

Максимальная температура окружающей среды Тmax = +55 С.

Минимальная температура окружающей среды Tmin = - 40 С.

Произведем расчет основных параметров данного транзистора на частоте fm= 78∙106 Гц:

Входное сопротивление транзистора по схеме с общим эмиттером:

(1.7.1)

где

(1.7.2)

Входная емкость транзистора по схеме с общим эмиттером:

(1.7.3)

(1.7.4)

(1.7.5)

(1.7.6)

Коэффициент устойчивого усиления для схемы с общим эмиттером:

(1.7.7)

Коэффициент устойчивого усиления для каскодной схемы ОЭ-ОБ:

(1.7.8)

Расчет параметров транзистора для частоты fпр= 10,7∙106 Гц производился по тем же формулам что и для частоты fm= 78∙106 Гц, поэтому далее приводятся только полученные значения:

Входное сопротивление R11 = 2.655∙103 Ом.

Входная емкость C11 = 17,48∙10-12 Ф.

Выходная проводимость g22 = 5,987∙10-6 См.

Выходная емкость C22 = 52∙10-12 Ф.

Коэффициент устойчивого усиления для схемы с общим эмиттером Кусt = 6.337.

Коэффициент устойчивого усиления для каскодной схемы ОЭ-ОБ Коусt= 123,724.

1.8. Выбор и распределение усиления приемника.

Общее усиление приемника выбирают так, чтобы обеспечить уверенный неискаженный прием передаваемых сообщений. Общее усиление обеспечивают высокочастотный (до детектора) и низко частотный (после детектора) тракты приема. Поскольку проще получить большое усиление на НЧ, усиление ВЧ – тракта выбирают по возможности меньшим, как правило – минимально необходимым для нормальной работы детектора приемника. Общее усиление ВЧ тракта выбирают так, чтобы обеспечить неискаженное детектирование принимаемого сигнала, если его уровень на входе приемника соответствует чувствительности. При приеме на наружную антенну в диапазоне УКВ коэффициент усиления ВЧ тракта, формула 1.8.1.

(1.8.1)

КВЧ. min = Uвх. дет / Eа. р. ∙√2 =0,3 / (1,414∙16∙10-6) = 13250

где Uвх. дет =0,3 В – номинальная амплитуда сигнала на входе детектора,

Eа. р = 16∙10-6 В – реальная чувствительность приемника.

Усиление ВЧ тракта выбирают с запасом Кзап =2,5, формула 1.8.2.

(1.8.2)

КВЧ = КВЧ. min ∙ Кзап = 13250∙2,5=33130

(1.8.3)

Общее усиление ВЧ тракта супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты равно произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов, формула 1.8.3.

КВЧ = КВЦ ∙ КУРЧ∙ КПЧ∙ КУПЧ = 33130

Учитывая, что КВЦ =0,5, КУРЧ =5,8, КПЧ = 0,6, можно посчитать КУПЧ, формула 1.8.4.

(1.8.4)

КУПЧ = КВЧ / КВЦ ∙ КУРЧ∙ КПЧ =33130/0,5∙5,8∙0,6=19040

Учитывая, что устойчивый коэффициент усиления каскодной схемы ОЭ-ОБ составляет 124, то в тракте УПЧ достаточно применить 3 таких каскада.

 

Эскизный расчет УНЧ

 

Низкочастотный тракт приемника будет выполнен на микросхеме К174УН7, ее применение обусловлено уменьшением числа дискретных элементов, габаритов и массы приемника, повышает его надежность. Микросхема имеет следующие параметры:

Диапазон частот 40 – 20000 Гц.

Питание 6-15 В.

При нагрузке 4 Ом выходная мощность 4,5 Вт (питание 15 В).

Входное сопротивление микросхемы 50 кОм.

Ток потребления при отсутствии входного сигнала 20 мА.

При напряжении питания 12 В и нагрузке в 4 Ом, мощность на выходе составляет, тогда ток в режиме присутствия сигнала на входе равен.