РАСЧЕТЫ КАСКАДОВ ПЕРЕДАТЧИКА НА ЭВМ

Для расчёта каскадов передатчика предлагается пакет программ на языке Turbo Pascal 7.0. Каждая программа оперирует с базой данных, в которую занесены транзисторы. Вначале каждой программы необходимо вызвать банк данных с наименованиями транзисторов и выбрать тип транзистора, необходимый для решения текущей задачи. Для обозначения комплексных чисел принята форма записи: z = a + bj.

9.1 РАСЧЁТ МОЩНОГО ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Для расчёта мощного ГВВ запустите программу gww.exe. С помощью курсора выберите тип транзистора. Положение курсора отмечено рамкой и управляется стрелками на клавиатуре. Для перехода от табл. 1 к табл. 2 нажмите клавишу PgDn, для выхода из программы – клавишу Esc.

Выбрав, например, транзистор 2t934a и нажав на клавишу Enter, получим данные в виде таблицы с системой параметров этого транзистора (табл.3).

Каталог мощных транзисторов и их рабочие параметры Таблица 1

При желании параметры транзистора можно изменять, вводя в соответствующие клетки табл. 3 новые данные с клавиатуры. Можно так же в положении курсора * ввести другой тип транзистора, который в банке данных отсутствует, и в пустые клетки табл. 3 ввести его параметры:

F – рабочая частота (МГц);

Р – полезная мощность (Вт);

oe,ob – схема включения транзистора (ОЭ, ОБ);

Ft – граничная частота (МГц);

Н21 – статический коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ;

Skr – крутизна линии критического режима (А/В);

Ek – напряжение коллекторного питания (В);

Es – напряжение отсечки тока транзистора (В);

Кр – коэффициент усиления по мощности (не вводится);

Ukd – максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (В);

Ub – максимально допустимое обратное напряжение база-эмиттер (В);

Ik0m – максимально допустимая постоянная составляющая тока коллектора (А);

Rpk – тепловое сопротивление переход/корпус (ºС/Вт);

Тр – допустимая температура коллекторного перехода (ºС);

Tk – температура корпуса транзистора (ºС);

Ce, Cka, Ckp – соответственно активная и пассивная емкости закрытого коллекторного перехода и емкость открытого эмиттерного перехода (пФ);

Rb, Rem, Rk – сопротивления тела базы, эмиттера и коллектора (Ом);

Lb, Le, Lk – соответственно индуктивности выводов базы, эмиттера и коллектора (нГ).

В три верхние пустые клетки необходимо ввести исходные данные: F – частоту (МГц), Р – полезную мощность (Вт) и схему включения транзистора: (oe/ob) – ОЭ/ОБ.

Рассмотрим пример расчета генератора с внешним возбуждением на транзисторе 2Т934а для следующих исходных данных: F = 300 МГц, Р = 5 Вт, схема включения транзистора: ое. Введя все исходные данные и нажав на клавишу Space (пробел), получим результаты расчета.

Каталог мощных транзисторов и их рабочие параметры Таблица 2

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА 2t934a

Таблица 3

С помощью клавиши Enter перелистываем результаты расчета (обозначения см. в разд. 3) и получаем последнюю страницу в следующем виде.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ГВВ НА ТРАНЗИСТОРЕ 2Т934а

Величины индуктивностей, соответствующих входному сопротивлению и сопротивлению нагрузки, указаны для последовательного и параллельного эквивалентов. Здесь же указаны величины корректирующих емкостей, которые с соответствующими индуктивностями образуют резонанс на рабочей частоте: , что используется при последующих расчетах цепей согласования. В зависимости от конкретного расчета во входном и нагрузочном сопротивлениях могут быть и емкостные реактивные составляющие, которые корректируются индуктивностями.

9.2. РАСЧЕТ МОЩНОГО УМНОЖИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Запустив программу umn.exe, наблюдаем следующий текст на экране монитора.

Ответив “y”, получаем табл. 4 с базой данных относительно имеющихся транзисторов, в которой Fвых – частота сигнала на выходе умножителя; Fгр – граничная частота транзистора; Р1, Р2 и Р3 – мощность на выходе соответственно в режиме усиления, умножения на 2 и умножения на 3.

Таблица 4

Введите транзистор (например kt904a):

Вводим тип транзистора латинским шрифтом: kt904a. Затем по запросу

программы вводим исходные данные: коэффициент умножения n, частоту сигнала на входе F_вх, полезную мощность P_вых.

Рассмотрим пример расчета удвоителя частоты на транзисторе КТ904а:

F_вх = 100 МГц, n = 2, P_вых = P2 = 0,8 Вт.

После ввода данных появляется система параметров выбранного транзистора. На запрос программы, корректировать параметры или не корректировать “y/n”, необходимо ответить “n”. Для расчёта умножителя на транзисторе, который в базе данных отсутствует, необходимо ответить”y” и вводить его параметры. Итак, после нажатия клавиши “n” получаем результаты расчета.

Обозначения параметров соответствуют расчетным формулам в разд. 4. Сопротивления R_вх и Х_вх – последовательный эквивалент входного сопротивления, а проводимости G_вх и В_вх – параллельный эквивалент входной проводимости. Рядом приведены соответствующие значения емкостей. Сопротивление R_н, Х_н и проводимости G_н и В_н соответствуют параллельному эквиваленту нагрузки; здесь же указана величина индуктивности параллельного эквивалента. Если в результате расчета критический режим соответствует слишком малому току транзистора (большому нагрузочному сопротивлению), то по запросу ЭВМ задайте _кр в области _кр = 0,9…0,5 и проведите расчеты для ряда точек указанной области. Выберите наиболее приемлемую точку с точки зрения коэффициента усиления мощности и сопротивления нагрузки.

9.3 РАСЧЁТ МАЛОМОЩНОГО УМНОЖИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Для расчёта маломощного умножителя с общим эмиттером запускаем программу umn_m.exe. После чего появляется табл. 5 с маломощными биполярными транзисторами.

Таблица 5 .

Таблица 6 .

Параметры транзистора gt311e

Обратите внимание, что рабочие параметры транзисторов в табл. 5 соответствуют режиму усиления. Коэффициент усиления мощности в режиме умножения значительно меньше. Перемещение курсора по табл. 5 и выбор нужного транзистора происходит так, как и в программе расчета мощного ГВВ. Выберем, например, транзистор gt311e. Нажав клавишу Enter в отмеченной позиции, получаем систему параметров выбранного транзистора (табл. 6). В пустые клетки, используя клавиши – «стрелки» и Enter, нужно занести частоту колебаний на выходе Fвых (МГц), мощность на выходе P (Вт), номер гармоники N, угол отсечки (град). Ниже приведен пример расчета утроителя частоты: F_вых = 100 МГц, P = P_вых = 0,015 Вт, N = 3, угол отс. = 40˚.

Введя данные в соответствующие пустые клетки и нажав на клавишу Space (пробел), получаем результаты в виде:

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ВЫХОДНОЙ ЦЕПИ УМНОЖИТЕЛЯ   вч угол отс=40˚,   альфа 3= 0.18 альфа 1 = 0.28 , альфа 0 = 0.15 RH = 498.34 Ом Rмак = 1432.39 Ом Iко = 0.0072 А, Iк1 = 0.0159 А, Iмак = 0.0567 А, Iкn= 0.0078 А, P=Pвых=0.0150 Вт, P0 = 0.0361 Вт, КРД = 0,42 Кр = 27,27, Pp доп = 0.1000 Вт, Ррас= 0.0216 Вт.

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА   Sp=0.68 См, S=0.37 См – крутизна, rβ=Rрек=73.89 Ом, СД= 215.38пФ, fs=22.32 МГц, Fвх/fs= 1.49- нормир. частота Cos( ) = 0.56, =32.55 гр - фаза тока Ik1,   РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ВХОДНОЙ ЦЕПИ УМНОЖИТЕЛЯ   UB (B) = 1.17, ZBx1 (Oм) = 1.178E+03 – 2.625E+02j, YBx1 (1/Oм) 8.090E-04 + 1.803E-04j,   CBx пар =0.29 пФ, CBx пос =6.06 пФ,   PB= 0.00055 Вт, Pнагр=0.0150 Вт, Eсм = -0.593 В, Uбэ пик= -1.86 В, Rэ = 0 Ом.

Обозначения переменных в таблицах соответствуют расчетным формулам в разд.4. Для удвоителя частоты угол отсечки необходимо ввести равным 60˚, для утроителя 40˚. При слишком больших коэффициентах усиления (выше 30) в программе предусмотрено введение отрицательной обратной связи с помощью небольшого сопротивления эмиттера Rэ=1…5 Ом. При ξ_кр>0.9 рекомендуется выбрать величину этого коэффициента в пределах ξ=0.9…0.5, что снижает сопротивление нагрузки умножителя и упрощает реализацию цепей согласования.

9.4. РАСЧЕТ МАЛОМОЩНОГО ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Для расчета маломощного генератора с внешним возбуждением запускаем программу gww_m, при этом появляется таблица 5. Выберем с помощью курсора тип транзистора, например, транзистор gt311e. Получим табл. 7.

Рассмотрим пример расчета маломощного ГВВ на частоте F=60 МГц, с выходной мощностью P=0,05 Вт.

Таблица 7

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА gt311e

Результаты расчетов сведены в таблицы. Расчетные формулы см. разд. 6.