Розрахунок вихідного ланцюга

Розрахунок колекторного ланцюга [3] ведеться при заданій коливальній потужності. У двотактній схемі розраховують одне плече на половинну потужність. Ключовим завданням у проектуванні підсилювача потужності передавача є правильний вибір транзисторів.

Максимальна потужність одного транзистора в діапазоні довгих, середніх і коротких хвиль досягає 250 Вт. Одержати задану потужність можна шляхом додавання потужностей, генеруючих декількома транзисторами. Однак через великий розкид параметрів транзистори при їх паралельному або послідовному включенні в одному каскаді забезпечують одержання помітно меншої корисної потужності, чим сума номінальних потужностей використаних транзисторів.

Вдається включити всього два транзистори паралельно, або чотири у двотактній схемі по двох у плечі, при цьому часто доводиться вводити в ланцюг емітера кожного транзистора спеціальні резистори для вирівнювання їхніх режимів, що приводить до зменшення коефіцієнта підсилення каскаду по потужності.

Значну вихідну потужність більше 300...500 Вт у короткохвильовому діапазоні одержують за допомогою мостових схем додавання потужності декількох однакових каскадів - модулів. Побудова передавача по цьому методі підвищує його надійність, тому що вихід з ладу одного модуля приводить тільки до зменшення потужності, але не втраті працездатності передавача.

Окремі модулі передавача варто розраховувати на потужність із урахуванням втрат у широкополосных трансформаторах, пристроях додавання й розподіли потужності й у вихідний фільтруючій (коливальної) системі. Тому транзистор у двотактній схемі підсилювача потужності повинен вибиратися на потужність, виходячи з нерівності

де = 0,65 0,7 - ККД вихідної коливальної системи;

= 0,85 0,95 - ККД вихідного трансформатора;

=0,8 0,9 - ККД пристроїв додавання й розподілу потужності.

Напруга колекторного живлення вибирається відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ з ряду 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 20, 24, 27, 30, 48, 60, 80 В. Найбільше часто рекомендуються напруги 6, 12, 24, 48 В.

Розрахунок колекторного ланцюга транзистора треба вести так, щоб при номінальному навантажувальному опорі забезпечувався критичний режим. Тоді при зменшенні навантажувального опору транзистор буде переходити в недонапружений режим, а при збільшенні - у перенапружений.

При цьому потужність у навантаженні змінюється незначно, а ККД залишається близьким до максимально можливого. Розрахунок виконують виходячи з потужності Р1, що розвиває одним транзистором у наступній послідовності.

1. Амплітуда першої гармоніки напруги на колекторі

(6.1)

де напруга колекторного живлення вибирають зі стандартного ряду напруг;

- опір транзистора в стані насичення (довідкове значення);

- коефіцієнт Берга, .

Напруга колекторного живлення повинне бути погоджене з допустимим напруженням на колекторі , що приводиться в довіднику. При повнім використанні транзистора по напрузі для напруги живлення виконується співвідношення

,

де - максимальне значення амплітуди напруги першої гармоніки, а коефіцієнт 1,2...1,3 ураховує збільшення при переході в перенапружений режим.

Приймаючи , визначають

Відзначимо, що для досягнення ККД не нижче 0,6 значення під радикалом у

формулі (1.1) повинне бути не менш 0,3...0,4.

2. Максимальна напруга на колекторі.

(6.2)

Якщо співвідношення не виконується, необхідно знизити .

3. Амплітуда першої гармоніки колекторного струму.

(6.3)

4. Постійна складова колекторного струму

(6.4)

5. Максимальний колекторний струм

(6.5)

6. Потужність, споживана від джерела колекторного живлення,

(6.6)

7.. ККД колекторного ланцюга при номінальному навантаженні

(6.7)

8. Потужність, що розсіює, на колекторі транзистора

(6.8)

9. Номінальний опір колекторного навантаження

(6.9)

У широкодіапазонних каскадах через дискретний коефіцієнт трансформації опорів у трансформаторах на лініях не завжди вдається забезпечити точне значення , отримане з розрахунку. У цьому випадку спочатку розраховують необхідний навантажувальний опір, а потім розраховують трансформатор на лініях, що забезпечує максимально близьке до розрахункового значення навантажувального опору. Далі параметри генератора уточнюють при заданому .

10. Амплітуда змінної напруги на колекторі

(6.10)

11. Амплітуду першої гармоніки , постійну складову й

максимальне значення колекторного струму визначають по формулах (6.3) - (6.5).

12. Напруга колекторного живлення дорівнює:

(6.11)

У вихідному каскаді напруга повинна бути близька до значення з ряду

стандартних напруг.

13. Значення , і , визначають по формулах (6.6) - (6.8).