Коллекторное сопротивление как найти

1. Расчёт коллекторной цепи

Для
современных мощных биполярных
транзисторов, как правило, оговаривается
номинальное напряжение коллекторного
питания Е_к.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 Е_к.п
не задано то в мощном каскаде определим
его исходя из допустимого Е_к
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 Е_к
max
на 20…30 % по отношению к допустимому
значению, что значительно повышает
надёжность его работы, хотя и несколько
снижает КПД и К_р,
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 Е_к
п = 20 В, что
соответствует 28,75% -ому занижению Е_к
max
относительно
Е_{к доп}.

Далее
расчёт будем вести исходя из номинальной
мощности Р_1ном
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 
= 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, что
расчёт
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 U_к1
   определяется формулой:

(3.2.1)

где
Е_к
– напряжение питания, r_нас
– сопротивление насыщения, ₁()
– коэффициент разложения косинусоидального
импульса, угол отсечки 
= 90
, Р₁
– номинальная мощность каскада. Для
расчёта подставим Е_к,
уменьшенное относительно напряжения
источника питания Е_п
на 5В, что может быть связано с потерями
по постоянному току в блокировочном
дросселе, а выходную колебательную
мощность передатчика с запасом, т.е.

Р_1
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:

1. Максимальное
   напряжение на коллекторе не должно
   превышать допустимого (Uкэ.доп. = 60 В):

(3.2.2)

1. Амплитуда
   первой гармоники коллекторного тока
   определяется выражением:

(3.2.3)

Подставляя в
(3.2.2) численные значения величин, получаем:

1. Величина
   постоянной составляющей коллекторного
   тока определяется выражением (1.2.3) и не
   должна превышать допустимой (I_{К
   0 ДОП} = 5,0
   А):

(3.2.4)

коэффициент
разложения косинусоидального импульса
для постоянной составляющей ₀()
равен 0,319:

1. Максимальное
   значение коллекторного тока составляет:

(3.2.5)

1. Величина
   максимальной потребляемой мощности
   от источника питания равна:

(3.2.6)

1. КПД
   коллекторной цепи при номинальной
   нагрузке составляет:

(3.2.7)

1. Максимальная
   рассеиваемая на коллекторе мощность
   на коллекторе транзистора приближённо
   рассчитывается так:

(3.2.8)

где

_.
– коэффициент рассогласования входного
сопротивления нагрузки, который в
оконечном каскаде не должен быть ниже
0,5.

1. Номинальное
   сопротивление коллекторной нагрузки
   определяется выражением:

(3.2.9)

Подставляя численные
значения в (3.2.9), получаем:

Нагрузкой
нашего связного передатчика является
фидер с входным сопротивлением 75 Ом,
поэтому после трансформации сопротивления
с коэффициентом ¼, т.е. из большего в
меньшее (см. раздел 4 РАСЧЁТ ЦЕПИ
СОГЛАСОВАНИЯ) получаем, что R_кэ
= 75/4 = 18,75 Ом. Поскольку полученное значение
этого сопротивления очень близко к
рассчитанному значению этого же
сопротивления по формуле (3.2.9), то нет
смысла проводить коррекцию проведённых
ранее расчётов коллекторной цепи.

Сопротивление резистора в цепи коллектора биполярного транзистора выбирается исходя из:
1) требуемого коэффициента усиления по напряжению,
2) максимального тока проходящего через транзистор.
Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Усилитель на биполярном транзисторе

Транзистору VT1 соответствует семейство выходных характеристик приведенных на рисунке 2:

Рисунок 2 — Семейство выходных характеристик транзистора VT1

Сопротивление резистора в цепи коллектора Rк определяет нагрузочную прямую. На рисунке 2 показаны две нагрузочные прямые. Прямая показанная оранжевым цветом будет при сопротивлении Rк = 666 Ом так как Iкmax = Uп/Rк = 20/666 = 0.03А = 30 мА. Прямая показанная красным цветом будет при сопротивлении Rк = 4000 Ом так как Iкmax = Uп/Rк = 20/4000 = 0.005А = 5 мА. Из рисунка 2 видно что при первой (красной) характеристике изменение напряжения на выходе ΔUкэ1 больше чем при второй (оранжевой) ΔUкэ2 при одинаковом изменении тока базы ΔIб. Учитывая также что ток базы прямо пропорционален напряжению база-эмиттер можно сказать что коэффициент усиления усилителя (рисунок 1) по напряжению при первой (красной) характеристики больше чем при второй т.е. чем больше сопротивление в цепи коллектора тем больше коэффициент усиления по напряжению. Но максимальный ток протекающий через коллектор Iкmax1 при первой характеристике (следовательно при большем сопротивлении Rк) меньше чем при второй. Чем больше сопротивление в цепи коллектора тем меньше максимальный ток протекающий через транзистор. В статье усилитель постоянного тока на кт315 приведен пример расчёта усилителя.

Коллекторное сопротивление

Cтраница 4

По формулам ( 205) — ( 208) определяются базовые и коллекторные сопротивления.
 [46]

Схема с эмиттерной стабилизацией режима, применимая при любой величине коллекторного сопротивления, показана на рис. 8.23, г. В этой схеме ток делителя напряжения RiR % должен быть значительно больше тока базы. В этом случае потенциал базы относительно земли постоянен. Он может меняться только за счет нестабильности источника коллекторного напряжения. Для уменьшения влияния резистора Rs на коэффициент усиления он шунтируется достаточно большой емкостью.
 [47]

Рассмотрим вкратце связь между поведением величины а и наличием области отрицательного коллекторного сопротивления.
 [48]

Выходное сопротивление нагрузки охватывает входное сопротивление последующего каскада, шунтированного выходным коллекторным сопротивлением, и какие-либо сопротивления нагрузки или смещения. Входное сопротивление представляет собой сопротивление, создаваемое транзистором на зажимах своей базы, и не содержит каких-либо других сопротивлений схемы. Этот метод справедлив как для усилителей с общим эмиттером, так и для усилителей с эмиттерным повторителем.
 [49]

С другой стороны, транзисторы ТЗ, Т5 вместе с последовательно включенными коллекторными сопротивлениями транзисторов Т1, Т4 определяют динамическое сопротивление нагрузки ячейки.
 [51]

Однако исследование показало, что первая часть цепи, которая содержит коллекторное сопротивление нагрузки, равное 10 ком, возбуждается при коллекторном сопротивлении транзистора порядка 0 5 Мом. Третья часть определяется полным сопротивлением базы, равным 1 ком, параллельно с делителем напряжения. Поскольку полное сопротивление цепи в целом составляет приблизительно 10 ком, то достаточно хорошо удовлетворяется желательное условие — наличие генератора с бесконечно большим полным сопротивлением и короткозамкнутой нагрузкой цепи. Если применена схема с фазовым сдвигом напряжения, то необходимо низкое сопротивление коллекторной нагрузки, а между выходом схемы и входом усилителя следует применять эмиттерный повторитель. Для сравнения необходимо упомянуть, что дифференцирующие цепочки для сдвига фаз применяются в ламповых генераторах с фазовым сдвигом. С, предполагая, что реактивное сопротивление С значительно больше входного полного сопротивления транзистора.
 [52]

Если необходима трансформаторная связь с управляющими электродами тиристоров, то вместо коллекторных сопротивлений или последовательно с ними может быть включена первичная обмотка трансформатора.
 [53]

Это является следствием аппроксимации ( 1), которая подразумевает, что коллекторное сопротивление г коо.
 [54]

Сравнение со схемой, представленной на рис. 4.9, показывает, что коллекторное сопротивление Rc включено между коллектором транзистора и общей точкой.
 [56]

В этом направлении возникают те же трудности, что и при увеличении коллекторных сопротивлений, поэтому и решение проблемы по аналогии состоит в использовании динамических нагрузок. В данном случае их называют источниками тока.
 [57]

Указанный выше случай можно реализовать, применив источник стабильного тока в качестве коллекторного сопротивления. Как будет показано в разд.
 [58]

Транзисторная схема предполагает введение дополнительного транзистора, нагрузкой которого служит одно из коллекторных сопротивлений триггера. Достоинствами такой схемы запуска являются хорошая развязка триггера и генератора запускающих импульсов, дополнительное усиление запускающего сигнала. Основным недостатком — сложность, связанная с введением дополнительного транзистора. Такая схема запуска может применяться только в интегральных микросхемах. Диодно-емкостные схемы представляют собой компромиссный вариант с точки зрения качества и сложности устройства.
 [60]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5