Вт
Параметры необходимого транзистора:
Гц
А
По всем требуемым параметрам и характеристикам подходит всё тот же транзистор КТ-343А. Его справочные данные:
В Ф Гц Вт А/В
В Ф с оС
Расчёт остальных параметры транзистора:
1. Крутизна эмиттерного перехода (по НЧ):
А/В
2. Сопротивление рекомбинации:
Ом
3. Суммарная ёмкость эмиттерного перехода:
Ф
4. Активная составляющая ёмкости коллектора:
5. Пассивная составляющая ёмкости коллектора:
6. Омическое сопротивление материала базы:
7. Коэффициент передачи коллекторного перехода:
8. Крутизна коллекторного перехода (по НЧ):
9. Крутизна базового перехода:
10. Граничная частота транзистора по крутизне:
Выбор угла отсечки и расчёт управляющего сопротивления КАГ:
Управляющее сопротивление автогенератора представляет собой произведение сопротивления нагрузки на коэффициент обратной связи. Оно определяется из условия баланса амплитуд:
Модуль крутизны проходной характеристики в рабочей точке определяется из выражения для критической крутизны: . А угол отсечки выбираем сами , тогда коэффициенты Берга имеют значения:
, , .
Расчёт входных и выходных проводимостей КАГ:
Усреднённые по первой гармонике коллекторного тока входная и выходная проводимости, а также усреднённые значения входной и выходной ёмкости транзистора в режиме больших амплитуд могут быть найдены по следующим формулам:
с
См
Расчёт сопротивлений Х1 и Х2 емкостного делителя КАГ:
Управляющее сопротивление кварцевого резонатора мощно записать в следующем виде:
, где
- сопротивление ёмкости кварцедержателя ();
- коэффициент обратной связи КАГ.
От величины Ко зависит степень влияния входных и выходных проводимостей транзистора на нестабильность частоты. При уменьшении Ко возрастает влияние выходной проводимости транзистора и уменьшается влияние его входной проводимости. С увеличением Ко влияние выходной проводимости транзистора на частоту автогенератора уменьшается, а влияние его входной проводимости увеличивается. Обычно величина выбирается в пределах 0,2 ... 0,8. Но, так как входная проводимость, полученная в ранее, много меньше выходной, то следует выбирать Ко меньшим. Положим Ко=0.2 .
Расчёт сопротивлений Х1 и Х2 будем выполнять методом последовательного приближения, то есть сначала определим эти параметры в первом приближении (последний индекс расчётных величин 1), а затем на основе полученных результатов проведём второе приближение (последний индекс расчётных величин 2), и так далее. Расчёт можно считать законченным в том случае, когда отличие результатов последнего и предпоследнего приближений отличаются не более, чем на 10%.
Итак, результаты первого приближения:
рад
Ом2
Второе приближение:
Сравнение: % ,
так как имеем относительную ошибку менее 10%, то, как было упомянуто ранее, имеем конечный результат:
Ом Ом.
При этом коэффициент обратной связи ,
то есть тот, что и был задан. И управляющее сопротивление: полеченное ранее: Ом , а полеченный сейчас по вышеприведённой формуле: Ом . Видно, что различие в пределах 10% погрешности.
Расчёт частоты генерации и коэффициента обратной связи КАГ:
Частота генерации КАГ:
При правильном расчёте должно иметь место неравенство: Fкв1<fген<Fкв2, и частота fген должна находиться вблизи частоты последовательного резонанса Fкв1. В результате расчётов именно это и имеем:Гц Гц . Тогда, величины внешних емкостей С1 и С2 равны:
Модуль коэффициента обратной связи:
Расчёт энергетических показателей КАГ:
1.Амплитуда переменного напряжения на базе: В
2.Постоянная составляющая базового тока: А
3.Напряжение смещения на базе транзистора:
В
4.Амплитуда переменного
напряжения на базе транзистора: В
5.Амплитуда напряжения на коллекторе в критическом режиме:
Проверка напряжённости режима КАГ проводится с целью обеспечения недонапряжённого режима, то есть должно выполняться условие Uмк<Uмккр. Как видно, это условие выполняется.
6.Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
7.Колебательная мощность КАГ:
Эта мощность должна быть больше, чем колебательная мощность КАГ, которая планировалась при расчёте структурной схемы (Вт), как раз то, что мы и имеем.
8.Мощность, подводимая от источника коллекторного питания:
9.КПД коллекторной цепи: %
10.Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора: Вт
Эта мощность не должна превосходить допустимую рассеиваемую мощность коллектора (), что и имеем.
Так как все условия выполнены, то энергетический режим КАГ соответствует требуемому.
Расчёт мощности, рассеиваемой кварцевым резонатором:
Напряжение на кварцевом резонаторе: В
Мощность, рассеиваемая на резонаторе:
, тогда Вт, а Вт. Следовательно, рассеиваемая мощность в пределах нормы.
Расчёт цепей смещения КАГ:
Для термостабилизации рабочей точки в автогенераторах применяется автосмещение в цепи эмиттера. Сопротивление Rэ выбирается в пределах 200 ... 300 Ом (пусть Ом). Тогда напряжение источника питания выбирается равным: В
Для мягкого самовозбуждения в транзисторных автогенераторах используется начальное отпирающее смещение (Ебнач>Еб).
Пусть
Полное напряжение между базой и эмиттером транзистора в установившемся режиме: , где Rб – сопротивление смещения в базовой цепи, его выбирают так, чтобы можно было обойтись без дросселя в цепи базы, а именно Rб=(10..20).Rупр. Пусть
Тогда В
Сопротивления резистивного делителя R1 и R2:
Расчёт вспомогательных элементов КАГ:
Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера выбирается из условия Хсэ<<Rэ, откуда
Индуктивность блокировочного дросселя в цепи коллектора определяется из условия fк<fген
, тогда Гн
Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи коллектора определяется из условия ХСбл<<Хдр
откуда Ф
Определение нестабильности частоты КАГ:
Частота автогенератора варьируется во время его работы. Эти изменения обусловлены внешними воздействиями: полезными и вредными. К полезным относим изменение частота АГ в зависимости от управляющего сигнала (модулирующего низкочастотного напряжения Uмод). А к вредным – изменение частоты в связи с воздействием на АГ внешних факторов, таких как температура, влажность, давление, электромагнитные поля, радиация и многое другое. Различают кратковременную и долговременную нестабильность. Кратковременная нестабильность измеряется за время менее 1 секунды. Она появляется за счёт фазовых флюктуаций токов, шумов (тепловых и дробовых) и приводит к размыванию спектральной линии и, следовательно, к появлению шумов в канале связи. Долговременная нестабильность частоты измеряется за время более 1 секунды, появляется из-за нестабильности температурных параметров элементов, нестабильности источников питания, старения элементов и др., и приводит к смещению спектральной линии по оси частот, вследствие чего необходимо увеличивать полосу частот на канал связи. Долговременная нестабильность превышает кратковременную на 2...3 порядка.
Нестабильность частоты автогенератора – это средний квадрат нестабильностей частоты, обусловленных действием различных дестабилизирующих факторов: .
Ниже в таблице приводятся нестабильности в соответствии с факторами, их вызывающими. А формулы, по которым эти величины рассчитывались, приведены под таблицей.
Параметр
Относительная погрешность
Нестабильность частоты
%
значение
10
5
1/оС
------
Заключение
В заключении необходимо отметить, что полученное задание к курсовому проекту было успешно выполнено. В итоге проделанной работы были разработаны принципиальные электрические схемы и рассчитаны параметры и элементы кварцевого автогенератора и выходного усилителя мощности с его выходной колебательной системой.
· 1.Радиопередающие устройства. Под ред. В.В. Шахгильдяна, М., «Радио и связь», 1990г.
· 2.Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: / Справочник. Под ред. Э.Т. Романычевой, М., «Радио и связь», 1989г.
· 3.Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. Под ред. Г.М. Уткина, М., «Советское радио», 1979г.
· 4.Г.Б. Альтшуллер, Управление частотой кварцевых генераторов. М. «Связь»,1969г.
· 5.Методические указания к упражнениям по дисциплине «Радиопередающие устройства». Под ред. Ю.Л. Мишина, Рязань, РРТИ, 1980г. (№545)
· 6.Разработка и расчёт колебательной системы диапазонного выходного усилителя мощности: Методические указания к практическим занятиям / Сост. Ю.Л. Мишин, Н.М. Прибылова; Под ред. Ю.И. Судакова. – Рязань: РРТИ, 1988г. (№1520)
· 7.Теория нелинейных электрических цепей: Методические указания по исполнению ВТ в курсовой работе / РРТИ; Сост. Р.А. Ваккер. Рязань, 1991г. (№1826)
· 8.Расчёт кварцевого автогенератора: Методические указания к практическим занятиям / Н.М. Прибылова, В.Н. Сухоруков; РГРТА, Рязань, 1998г. (№2744)
· 9.Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / Под ред. Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981г.
· 10. Конспект лекций по дисциплине «Радиопередающие устройства», 1999г.
· 11. Расчёт генератора с внешним возбуждением: Методические указания / РРТИ; Сост. П.А. Крестов, Н.М. Прибылова. Рязань, 1990г.
Поз. обозн.
Наименование
Кол.
Примечания
Сопротивления:
R8
МЛТ – 0,125 – 10 кОм ± 5%
1
R9
МЛТ – 0,125 – 920 Ом ± 5%
R10
МЛТ – 0,125 – 250 Ом ± 5%
Конденсаторы:
C3
СП5 – 16 – 15,6 нФ ± 5%
C4
СП5 – 16 – 3000 пФ ± 5%
C5
СП5 – 16 – 15000 пФ ± 20%
C28
К50 – 35 – 960 пФ ± 10%
C29
К50 – 35 – 280 пФ ± 10%
C30
К50 – 35 – 600 пФ ± 10%
Катушки индуктивности:
L16
142,5 нГн
Транзисторы:
VT1-VT3
КТ – 343А
3
VT4
КТ – 920А
VT5
КТ – 920В
Страницы: 1, 2, 3