Расчет ВЧ генератора

На рисунке 4 избражена принципиальная электрическая схема транзисторного ВЧ генератора.

Рисунок 4 - Транзисторный ВЧ генератор

Основными техническими данными для расчета транзисторного LC-генератора являются: выходная мощность, отдаваемая автогенератором в нагрузку, Рвых и частота генерируемых колебаний fр.

.Выбираем тип транзистора. При заданном значении Рвых мощность Рк, которую должен отдать транзистор в контур, составляет

РК =Рвых/ηк,

Вт

Где ηк, - КПД контура.

При повышенных требованиях к стабильности частоты автогенератора КПД контура ηк выбирают в пределах 0,1…1,2. В остальных случаях его можно увеличить до 0,5…0,8.

Выбирая транзистор, необходимо исходить из условий

РК max >PK,max ≥fp,

где РК max -максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора выбранного транзистора; fmax -максимальная частота генерации биполярного транзистора; выбранного типа. Параметры РК max = 0,4Вт. и fmax = 200 МГц. высокочастотных транзисторов приведены в справочнике по полупроводниковым приборам (взяли транзистор КТ 668В, или его аналог BС393)

. Рассчитываем энергетический режим работы генератора. Выбираем импульс коллекторного тока косинусоидальной формы. Считая, что в критическом режиме угол отсечки тока коллектора θ=90°,по графикам (рис. 5) находим коэффициенты разложения импульса коллекторного тока α1=0,5; α0=0,318.

Находим усредненное время движения τп носителей тока между p-n переходами транзистора по формуле

τп≈1/2πfmax

c

Вычисляем угол пробега носителей тока

φпр=2πfрτп

Вычисленное по формуле значение φпр выражаем в градусах. При этом учитываем, что при φпр=2π угол φпр=360°. Находим угол отсечки тока эмиттера

θэ=θ-φ°пр

;

По графикам (рис. 5) определяем коэффициенты разложения импульса эмитерного тока α1(Э) и α0(Э)

Рисунок 5 - График для определения значений

Напряжение питания можно определить по формуле при этом Uk берем в пределах 0,8…1,2 В:

;

Коэффициент использования коллекторного напряжения выбираем из соотношения:

ξ=1-2Рк/Ек2Sкрα1

;

где Sкр - крутизна линии критического режима выбранного транзистора (при отсутствии данного параметра в справочнике значение Sкр определяют графически в семействе идеализированных выходных характеристик транзистора; из справочника возьмем Sкр=0,03).

Определяем основные электрические параметры режима:

амплитуду переменного напряжения на контуре

мк=ξ|Ek|;

амплитуду первой гармоники коллекторного тока

K1m=2PK/Umk;

Постоянную составляющую коллекторного тока

Kпост=α0IK1m/α1

;

максимальное значение импульса тока коллектора

Kи max= IK1m/α1

;

мощность, расходуемую источником тока в цепи коллектора

Р0=IKпост|Ek|;

;

мощность, рассеваемую на коллекторе

РК рас=Р0-РК

;

причем необходимо, чтобы

РК рас<РK max

КПД по цепи коллектора

η=РК/Р0

;

Эквивалентное резонансное сопротивление контура в цепи коллектора

рез=Umk/IK1m

;

Находим коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОБ на рабочей частоте

21б(fp)=h21б/

;

Где h21б(fp) - коэффициент передачи тока; f h21б(fp)-предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора выбранного типа.

Для определения параметра h21б (значение которого не всегда приводится в справочниках) может быть использована формула

Статья в тему

Модуляционно-легированные транзисторы MODFET, биполярные транзисторы на гетеропереходах. Резонансный туннельный эффект
Высокая степень интеграции, характерная для современной кремниевой технологии, не может быть достигнута при использовании полупроводниковых соединений AIIIBV, однако эти соединения обеспечивают большее быстродействие, прежде всего, за счет высокой подвижности р носителей и меньши ...