4.2.2 Базовая цепь

1. Дополнительной сопротивление в базовой цепи:

Так как , то в реальной схеме можно не ставить сопротивление , но оно остается в расчетных формулах.

2. Амплитуда базового тока составит:

,

где

3. Максимальное обратное напряжение на эмиттером переходе:

Условие  выполняется и Rд не надо уменьшить.

4. Напряжение смещения на эмиттером переходе:

5. Активная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора .

Для этого рассчитаем элементы в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора: rвх, Rвх, Lвх, Cвх.

, тогда

6. Мощность возбуждения и коэффициент усиления по мощности:

4.3 Расчет элементов схемы усилителя и согласующих цепей

4.3.1 Расчет цепей питания

1. Блокировочная индуктивность во входной цепи автосмещения:

2. Блокировочная индуктивность, развязывающая цепь источника питания по высокой частоте:

3. Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в нагрузку:

4. Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в источник питания (примем RИП=10 Ом ):

4.3.2 Расчет входной согласующей цепи

Требуется согласовать выходное сопротивление транзистора УМ по первой гармонике Rн1 = 50(Ом) и входное сопротивление транзистора оконечного каскада .

Т.к. согласовываем каскад мощного усилителя (возбуждение током) с малым входным сопротивлением и , то можно использовать простую входную ВЧ цепь, представляющую ячейку ФНЧ Г- образного реактивного четырехполюсника, его эквивалентная схема представлена на рисунке:

Обозначим: R1=R`н1=50 (Ом), R2= rвх1, X2= xвх1.

Рассчитываем необходимую величину добротности Г-звена

-достаточно мала, следовательно, цепь не превратится в колебательный контур и ее можно использовать для согласования.

Рассчитаем цепь с емкостью в параллельной ветви, т.к. она имеет лучшие фильтрующие свойства в отношении высших гармоник, чем цепь с параллельной индуктивностью:

Определяем реактивные сопротивления

Ом; Ом.

Вычисляем величины индуктивности и емкости с учетом реактивностей выходного сопротивления транзистора УМ и входного сопротивления транзистора рассчитываемого каскада

4.3.3 Расчет выходной согласующей цепи

1. Находим действующее сопротивление:

,

проверяем выполнение условия  иначе, согласование было бы невозможным.

2. Определим реактивные сопротивления:

3. Рассчитываем необходимую величину добротности второго Г-звена:

4. Определяем реактивное сопротивление:

5. Находим последовательное реактивное сопротивление П-цепи:

.

6. Вычислим величину индуктивностей и емкостей:

С учетом емкости СК, стоящей параллельно С1 пересчитаем:

С1'=C1-CК=5.17пФ-4.5пФ=0.67пФ.

.

Основные параметры каскада:

Напряжения питанияUКо=12.6 В

Выходная мощность(до согласующей цепи)РВЫХ = 1.625 Вт

Рабочая частотаf = 310 МГц

Коэффициент усиления по мощностиKp = 9.229

КПДη = 73%

Мощность, потребляемая от источникаР0 = 3 Вт

Мощность, рассеиваемая на коллектореРК = 1.39 Вт

5. Расчет кварцевого автогенератора

5.1 Выбор кварцевого резонатора и транзистора

Исходными данными для расчета:

рабочая частота f=51.333 МГц,

мощность в нагрузке РН=0.4 мВт.

Приняв частоту fкв=f, выбираем КР желательно с меньшим значением rкв*Со и выписываем его справочные параметры:

Колебательная мощность генератора с КР невелика, поэтому АГ будем выполнять на маломощном транзисторе КТ306Б, с граничной частотой . Его параметрами:

Для расчета выбираем схему частотно модулируемого автогенератора с кварцем, включенным в контур:

Схема с КР в контуре удобна тем, что возбуждение может происходить как на основной частоте, так и на механических гармониках. Так же схема позволяет включить в колебательный контур варикап, для осуществления прямой частотной модуляции.

1. Вычислим нормированную статическую емкость КР:

2. Коэффициенты разложения косинусоидального импульса при угле отсечки θ=60 градусов:

, ,,,

3. Режим автогенератора выбираем недонапряженным для уменьшения тока во входной цепи:

, возьмем

4. Сопротивление резистора R и коэффициент m:

5. Определим мощности, рассеиваемые на кварце и отдаваемая транзистором:

возьмем

6. Параметр

удовлетворяет рекомендованному значению а ≤ 0.25.

7. Максимальное значение импульсного коллекторного тока:

где

Условие  выполняется.

8. Рассчитаем аппроксимированные параметры транзистора:

- крутизна по переходу,

- сопротивление рекомбинации,

- крутизна,

- граничная частота по крутизне,

- нормированная частота по ,

- модуль крутизны  на частоте ,а

5.2 Расчет параметров колебательной системы АГ

Рассчитываем параметры колебательной системы АГ (при условии самофазирования):

1) Сопротивление ветвей контура:

2) Ёмкости контура:

3) Эквивалентное реактивное сопротивление КР с учетом резистора R:

Тогда сопротивление плеча контура между коллектором и базой:

4) Оценим индуктивность:

для этого возьмем характеристическое сопротивление

Из условия  найдем :

5.3 Расчет параметров режима работы транзистора

Параметры режима работы транзистора:

1) Постоянная составляющая и первая гармоника коллекторного тока:

2) Постоянная составляющая тока базы:

3) Амплитуда напряжения возбуждения:

Модуль коэффициента обратной связи:

4) Амплитуда коллекторного напряжения:

5) Напряжение смещения на базе:

6) Мощности, потребляемая в цепи коллектора, колебательная и рассеиваемая транзистором:

5.4 Расчет параметров элементов цепи питания и смещения

Параметры цепи элементов питания и смещения:

1) Выбираем значения сопротивлений Rэ и Rб из соотношений:

 и

2) Напряжение источников коллекторного питания:

3) Начальное напряжение смещения:

4) Сопротивление делителя в цепи питания базы:

Ток делителя выбирается из соотношения

5) Мощность источника питания:

КПД цепи коллектора:

КПД АГ:

5.5 Расчет варикапа

Для осуществления частотной модуляции в АГ будем использовать варикап КВ109В с параметрами:

Так как он обладает высокой добротностью на рабочей частоте.

Возьмем показатель  , зависящий от технологии изготовления варикапа. Для максимального изменения емкости варикапа величину  целесообразно принимать из соотношения :

В режиме запертого p-n перехода емкость варикапа СВ зависит от напряжения модулирующего сигнала. Средняя емкость варикапа, соответствующая  равна , тогда:

при U0=12,5 В.

Обозначим емкость . Так как <  то из схемы исключается и

Рассчитаем амплитуды высокочастотного и модулирующего напряжений на варикапе, для этого вычислим коэффициент включения варикапа в контур:

, где

Амплитуда модулирующего напряжения, подаваемого на варикап:

Так как условие: выполняется, то продолжаем расчет.

Рассчитаем значения  и :

Частота девиации будет определяться формулой:

Так как требования к величине коэффициента нелинейных искажений не предъявляются, то оставляем его в пределах рассчитанного значения.

Данный варикап обеспечивает заданную величину девиации частоты.

Страницы: 1, 2, 3