k_i=I_rn/I_Э1

13. Пиковое обратное напряжение база-эмиттер

U_БЭ.ПИК = -(I_rn(1+cosq)/2pf_Tc_Эg_n(q))+E`; U_БЭ.ПИК< U_БЭ.ДОП

14. Параметры транзистора:

     r_b=H₂₁/S_{Р ,}

     

15. Напряжение  смещение, необходимое для обеспечения  заданного угла отсечки:

16. Если E_СМ<0, то его можно реализовать с помощью резистора в цепи эмиттера

R_Э=-E_СМ/I_k0

17. Входное сопротивление в последовательном эквиваленте

активное  – 

 
 
 

реактивное  –

 

18. Входная проводимость в параллельном эквиваленте 

19. Потребляемая  мощность

P₀=I_k0E_П

20. Коэффициент полезного действия

h=P_Н/P₀

21. Коэффициент усиления по мощности

k_Р=ki² R_kn/r_вх1

22. Мощность возбуждения на входе умножителя

P_ВХ=P_ВЫХ/K_Р

     23. Мощность, рассеиваемая на транзисторе,  не должна превышать допустимую

     P_РАС=Р₀-Р_ВЫХ+Р_ВХ<Р_{РАС.ДОП}

     24. Допустимая мощность, рассеиваемая  на транзисторе

     P_{РАС.ДОП}=(t_Н.ДОП-t_К)/R_ПК

     где t_Н.ДОП, t_К – допустимая температура перехода и температура корпуса транзистора соответственно; R_ПК – тепловое сопротивление переход-корпус транзистора (^ОС/Вт).

     25. Сопротивление нагрузки с учетом  индуктивности вывода коллектора L_k и емкость коллекторного перехода С_к в параллельном эквиваленте соответственно 

     

     26. Активная и реактивная составляющие  проводимости  вычисляются как

     G_n=1/R_n;   B_n=-1/X_n

    5.3. Расчет маломощного умножителя частоты.

 

     Умножители  частоты на маломощных биполярных транзисторах, эффект умножения в которых основан на нелинейных характеристики транзистора (за счет отсечки коллекторного тока), работают в диапазоне частот  до 100 МГц. На этих частотах можно не учитывать индуктивности выводов, емкость закрытого эмиттерного перехода и потери в материале коллектора.

     Маломощные  биполярные транзисторы обеспечивают выходную мощность до 0.1 Вт при умножении  на 2 и до 0.01 Вт при умножении на 3. Коэффициент их полезного действия составляет (30-40)%.

     Методика  расчета маломощных транзисторах основана на следующих допущениях.

1.Возбуждение  транзистора осуществляется от генератора гармонического напряжения.

2.Интервал рабочих частот удовлетворяет условию nf< f_T

     3.Напряжение на коллекторе – гармоническое.

     Маломощные  умножитель частоты по схеме с  ОЭ имеет  отрицательную обратную связь через емкость коллекторного  перехода С_К, которая стабилизирует работу каскада умножителя и повышает его устойчивость. Коэффициент усиления по мощности умножителя частоты достаточно высок и составляет десятки раз.

     Поэтому маломощные транзисторные умножители целесообразно выполнять по схеме  с ОЭ.  

     В качестве исходных данных выступают:

     1) Выходная емкость Р_ВЫХ

     2) Коэффициент умножения n

     3) Угол отсечки коллекторного тока q

     4) Частота на входе умножителя f

     Порядок расчета умножителя следующий

1. Угол отсечки тока коллектора q при умножении на 2 выбирается 60⁰, а на 3 -  40⁰_.
2. Коэффициенты гармоник a₀, a₁, a_n,g₀, g₁, g_n и коэффициент формы тока g_n=a_n/a₀  вычисляются

 

g₀=(sinq-qcosq)/p;  g₁=( q-sinqcosq)/p;

g₂=2(sinq)³/3p; g₃=g₂cosq;  a_n=g_n/(1-cosq), n=0,1,2… 

     

3. Режим работы выбирает критическим. Коэффициент  использования транзистора по напряжению источника питания 

     

     где w_T=2pf_T – граничная частота транзистора в схеме с ОЭ; С_КА – активная емкость коллекторного перехода; S_КР – крутизна линии граничного режима;         Е_П – напряжение питания. 

4. Напряжение n-й гармоники коллекторного  напряжения U_kn = x_КРE_П.
5. Амплитуда n-й гармоники коллекторного тока I_kn= 2P_ВЫХ/U_kn

сопротивление нагрузки R_MAX = p/(qw_TC_KA)

6. Максимальное сопротивление нагрузки R_MAX = p/(qw_TC_KA).
7. Сопротивление нагрузки умножителя R_Н= U_kn/I_kn; R_Н<R_max.
8. Амплитуда импульса тока коллектора

9. Постоянная  составляющая коллекторного тока

10. Амплитуда первой гармоники тока коллектора

I_k1=I_MAXa₁

11. Параметры транзистора

      Крутизна по переходу 

     где t_P – температура перехода, ^ОС

     Сопротивление рекомбинации неосновных носителей r_b и  крутизна статической характеристики S определяются как 
 

     r_b=H₂₁/S_{Р ,}

     

     Диффузионная  емкость эмиттерного перехода

     С_Д = S_P/(2pf_T)

     Постоянная  времени открытого эммитерного  перехода

     t_S=C_Д(r_б r_b/( r_б +r_b))

     Частота, на которой крутизна транзистора  уменьшается до 0.7 от S:

     f_S=1/(2pt_S)

     Нормированная частота 

     W_S=f_ВХ/f

     Косинус фазового аргумента крутизны на частоте f_S

     

12. Амплитуда напряжения возбуждения 

 

13. Фаза первой гармоники тока коллектора в градусах

j₁=18+(47.4-22/W_S)(0.38+g₁) 

14. Входная проводимость (параллельный эквивалент)

15. Входное сопротивление (последовательный эквивалент)

16. Мощность  возбуждения 

     

17. Коэффициент усиления мощности

К_Р=Р_ВЫХ/Р_В

18. Потребляемая мощность

Р₀=I_К0E_П

19. Коэффициент полезного действия

h=P_Н/P₀

     20. Мощность, рассеиваемая на транзисторе,  не должна превышать допустимую

     P_РАС=Р₀-Р_ВЫХ+Р_ВХ<Р_{РАС.ДОП}

     21. Допустимая мощность, рассеиваемая  на транзисторе

     P_{РАС.ДОП}=(t_Н.ДОП-t_К)/R_ПК

     где t_Н.ДОП, t_К – допустимая температура перехода и температура корпуса транзистора соответственно; R_ПК – тепловое сопротивление переход-корпус транзистора (^ОС/Вт).

22. Напряжение смещения

23. Обратное  пиковое напряжение на эмиттерном переходе

U_БЭ.ПИК=-U_В(1+cosq)+E`-2(2pf_ВХ)С_KAr_бU_К 
 

    6. Расчет цепей согласования.

     Между потребителей энергии высокочастотных  колебаний и выходным электродом активного элемента (A3) включается четырехполюсник иp реактивных элементов, называемый цепью согласования (ЦС), который должен обеспечивать следующее.

     1. Трансформацию активной составляющей  сопротивления потребители r_П в требуемое для работы АЭ в выбранном режиме сопротивление нагрузки rh. Сопротивление должно трансформироваться в полосе частот, определяемой шириной спектра передаваемого колебания или диапазоном перестройки передатчика.

     2.Необходимую  форму тока в сопротивлении  потребителя. В оконечном каскаде  передатчика выходная колебательная  система подключена к линейному  сопротивлению потребителя (фидеру  или антенне), ток в котором должен быть гармоническим. Рассеиваемая на сопротивлении мощность побочных колебаний, обусловленных высшими гармониками импульсов выходного тока AЭ, определена соответствующими нормами и не может быть превышена. В межкаскадных цепях согласования потребителем является нелинейное входное сопротивление последующего каскада, энергетические характеристики которого при работе в недонапряженном или критическом режимах будут определяться формой его выходного тока, а значит, и входного. Поэтому для гармонического входного тока АЭ необходимо иметь ЦС с высоким выходным сопротивлением для тонов высших гармоник.