Выбор типа транзистора
Транзистор выбирается по граничной частоте, напряжению питания, допустимой мощности рассеивания на транзисторе.
P = | Рн | = | 0,6 | = 0,67 Вт |
Ƞ mp. | 0,9 |
где ƞ mp - к.п.д. выходного трансформатора равный 0,8 0,95 для Р = 1 10 ВТ
Затем определяем наибольшую мощность, выделяемая в транзисторе при отсутствии сигнала:
Р0 = | P | = | 0,75 | = 1,49 Вт |
0,45 | 0,45 |
Необходимые условия к транзистору
Р mp. > Р 0; > в гр.,
где 𝑓х – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ;
βmax – статистический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ;
Необходимым условиям удовлетворяет транзистор ГТ 402 Ж.
Германиевые сплавные p-n-p транзисторы предназначены для работы в выходных каскадах низкочастотных усилителей в схемах переключения, в преобразователях и стабилизаторах постоянного напряжения и в других схемах.
Предельные эксплуатационные данные
Постоянный ток коллектора 0.5 А
Постоянное напряжение ЭБ 10 В
Постоянное напряжение КЭ 40 В
Постоянная рассеиваемая мощность с теплоотводом 0,6 Вт
Тепловое сопротивление переход - окружающая среда 0.1…0.15оС/Вт
Температура окружающей среды -40…+55 оС
Температура перехода 85оС
Расчет режима транзистора
Величина напряжения покоя коллектора принимаем равной
Uок = 4 В
Выбираем стандартный номинал напряжения источника питания Ек= 12 В.
Амплитуда переменной составляющей коллекторного напряжения равна
Ukm = Ԑpн . U oк = 0,9 4 = 3.6 В
где рн – коэффициент использования коллекторного напряжения равный 0,85 0,95.
Проверяем допустимость принятого значения коэффициента использования коллекторного напряжения из соотношения
Uок – Uкт + (А- 1)(Ек – Uкт) ≥ Uк min
4 – 3,6 + (1,10 – 1)(12 – 3,6) ≥ 1 В
1,24 ≥ 1 В – верно,
где А – коэффициент, учитывающий предполагаемую температурную стабилизацию, равный 1,05
Uк мin – минимальное остаточное напряжение на коллекторе, равное 0,5 1В.
Амплитудное значение переменной составляющей коллекторного тока определяется по формуле
Iкm= | 2 Р | = | 2 0,67 | = 0,37 А |
U кm | 3.6 |
Ток коллектора в рабочей точке А равен
I oк = I кm + I к min = 0,37 + 0,02 = 0,39 А
где I к min – минимальный ток коллектора, равный
Значение токов базы для I к max, I к min переносим на входную характеристику.
По графику определяем U' бт = 0,17 В, U'' бт = 0,32 В
Затем определяем среднее значение амплитуды напряжения входного сигнала
Uбт ср = | U'бт + U''бт | = | 0,17 + 0,32 | = | 0,49 | = 0,245 В |
Среднее значение входного сопротивления транзистора равно
Rвх ср = | 2Uбт ср | = | 2 0,24 | = | 0,48 | = 5.3 Ом |
I'бт + I''бт | 0,01 + 0,08 | 0,09 |
Величина средней входной мощности определяется по формуле
Рвх ср = | U2бт ср | = | 0,2452 | = | 0,0600 | = 0,0057 Вт |
2 Rвх ср | 2 5.3 | 10.6 |
Необходимое сопротивление коллекторной нагрузки переменному току равно
= | Uкm | = | 3.6 | = 9.7 Ом |
Iкm | 0.37 |
Расчёт выходного трансформатора
Коэффициент трансформации
n = | = 0,67 |
Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток находим из выражений
Z 1 = | a | Rк ~ (1 – ƞmp) = | 0,7 | 23.8 (1- 0,9) = 0.4 Ом |
1 + a | 1+0,7 |
Z 2 = | A | Rк ~ | 1- ƞmp | = | 23,8 | 1-0,9 | = 0.63 Ом | |
1 + a | ƞmp | 1+0,7 | 0,9 |
где а = 0,5 0,7.
Индуктивность первичность обмотки трансформатора равна
L 1 = | R экв | = | 9.7 | = | 9.7 | = 0,010 Гн, |
2π∫н √М2н mp – 1 | 2 · 3,14 ·50 | 888.17 |
где Rэкв Rк
Допустимую индуктивность рассеивания определяем по формуле
Ls = | √M2 н mp - 1 | Rпосл, |
2 π∫ в |
где
Rпосл = Z 1 + | Z 2 | + Rн + | Rк˷ + | |||
ƞ 2 mp | h 22 э | h 22 э |
h 22 э = | ∆ Iк | = | = | = 0,28 Ом | |||||
∆ Uкэ | U кm | 3.6 | |||||||
Rпосл = 9.7 + | = 13.27 Ом | ||||||||
0,28 | |||||||||
Ls = | 13.27 = | 2,8 | 13.27 = 0,00034 Гн | |
2 3,14 14 103 |
Расчёт цепей питания и термостабилизации
Сопротивление резистора Rэ равно
Rэ = | Ек – Uок – Iок Z 1 | = | 12 – 4 – 0,32 0.40 | = | 3.72 | = 10.43 Ом |
Iок + Iоб | 0,39 + 0,015 | 0,405 |
Базовый делитель R1, R2 выбираются по формулам
R 1 = | Ек (Sдоп – 1) | , |
Iок – Sдоп Iко |
где
Sдоп = | ∆ Iок | , |
∆ Iок + | ∆ | (Iок + Iок) |
∆ Iок = Iок (А – 1) = 0,39 (1,10 – 1) = 0,039 А
Iок = 5 10-3 А
Sдоп = | 0,039 | = | 0,039 | = 1,21 |
5 10-3 + | (0,005 + 0,39) | 0,039 + 0,0395 | ||
R 1 = | 12 (1,21 – 1) | = | 2,52 | = 5.8 Ом |
0,39 – 1,21 5 10-3 | 0,384 |
R 2 = Rэ | R 1 (Sдоп – 1) | = 10.43 | 5.8 (1,21 – 1) | = 10.43 | 1.22 | = 3.5Ом |
R 1 – Rэ (Sдоп – 1) | 5.8 – 10.43 (1,21 – 1) | 3.6 |
Выбираем значения Rэ, R 1, R 2 из стандартного ряда номиналов резисторов
Rэ = 10.43 10 Ом
R 1 = 5.8 6 Ом
R 2 = 3.5 4 Ом
Фактически S:
S = | 1 + | Rэ | + | Rэ | = | 1+ | + | = | 5,2 | = 2.8 | ||||||||
R 1 | R 2 | |||||||||||||||||
+ | Rэ | + | Rэ | + | + | 1.86 | ||||||||||||
1 + | R 1 | R2 | 1+100 | |||||||||||||||