Расчет генератора LC – типа с автотрансформаторной связью

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Костромской государственный технологический университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Контрольная работа

Расчет генератора LC - типа с автотрансформаторной связью

1. Выбираем тип транзистора. При заданном значении Рвых мощность Рк, которую должен отдать транзистор в контур, составляет

РК =Рвых/зк, (1.11)

Рвых=Uвых=1,2мВт

Где зк, - КПД контура=0,6

РК = 1,2/0,6=2мВт

При повышенных требованиях к стабильности частоты автогенератора КПД контура зк выбирают в пределах 0,1…1,2. В остальных случаях его можно увеличить до 0,5…0,8.

Выбирая транзистор, необходимо исходить из условий

РК max >PK , (1.12)

fmax ?fp, (1.13)

где РК max -максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора выбранного транзистора; fmax -максимальная частота генерации биполярного транзистора; выбранного типа. Параметры РК max = Вт. и fmax = МГц. высокочастотных транзисторов приведены в справочнике по полупроводниковым приборам (взяли транзистор КТ 668В, или его аналог BС393) генератор транзистор энергетический ток

2. Рассчитываем энергетический режим работы генератора. Выбираем импульс коллекторного тока косинусоидальной формы. Считая, что в критическом режиме угол отсечки тока коллектора и=90° ,по графикам рис.1.2 находим коэффициенты разложения импульса коллекторного тока б1=0,5; б0=0,318. Находим усредненное время движения фп носителей тока между p-n переходами транзистора по формуле

фп?1/2рfmax (1.14)

c фп?1/2р

Вычисляем угол пробега носителей тока

цпр=2рfрфп (1.15)

цпр=2р

Вычисленное по формуле (1.15) значение цпр выражаем в градусах. При этом учитываем, что при цпр=2р угол цпр=360°. Находим угол отсечки тока эмиттера

иэ=и-ц°пр (1.16)

Определяем коэффициенты разложения импульса эмитерного тока б1(Э) и б0(Э). Напряжение питания можно определить по формуле при этом Uk берем в пределах 0,8…1,2 В.

Коэффициент использования коллекторного напряжения выбираем из соотношения:

о=1-2Рк/Ек2Sкрб1 (1.18)

где Sкр - крутизна линии критического режима выбранного транзистора (при отсутствии данного параметра в справочнике значение Sкр определяют графически в семействе идеализированных выходных характеристик транзистора; из справочника возьмем Sкр=0,03).

Определяем основные электрические параметры режима: амплитуду переменного напряжения на контуре

Uмк=о|Ek|; (1.19)

амплитуду первой гармоники коллекторного тока

IK1m=2PK/Umk; (1.20)

Постоянную составляющую коллекторного тока

IKпост=б0IK1m/б1 (1.21)

максимальное значение импульса тока коллектора

IKи max= IK1m/б1 (1.22)

мощность, расходуемую источником тока в цепи коллектора

Р0=IKпост|Ek|; (1.23)

мощность, рассеваемую на коллекторе

РК рас=Р0-РК (1.24)

причем необходимо, чтобы

РК рас<РK max (1.25)

КПД по цепи коллектора

з=РК/Р0 (1.26)

Эквивалентное резонансное сопротивление контура в цепи коллектора

Rрез=Umk/IK1m (1.27)

Находим коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОБ на рабочей частоте

h21б(fp)=h21б/ (1.28)

Где h21б(fp) - коэффициент передачи тока на низкой частоте; f h21б(fp)-предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора выбранного типа.

Для определения параметра h21б может быть использована формула

h21б= h21э/(1+ h21э) (1.29)

где h21э-коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ.

Определяем амплитуду первой гармоники тока эмиттера

IЭ1m=IK1m/ h21б(fp) (1.30)

Находим амплитуду импульса тока эмиттера

IЭ u max= IЭ1m/б1(Э) (1.31)

ассчитываем амплитудное значение напряжения возбуждения на базе транзистора, необходимое для обеспечения импульса тока эмиттера IЭ u max без учета влияния частоты

UБЭm= IЭ u max/(1-cosиэ)S0 (1.32)

где S0-крутизна характеристики тока коллектора.

Определяем напряжение смещения на базе, обеспечивающее угол отсечки тока эмиттера,

UБЭсм=Ес+ UБЭmcosиэ (1.32)

где Ес - напряжение среза.

В случаях, когда значение напряжения среза в справочниках не приводится, его можно найти по идеализированным (спрямленным) характеристикам транзистора или ориентировочно принять равным Ес=(0,1…0,2)В (полярность Ес зависит от типа транзистора: для транзисторов p-n-p на базу подается отрицательное, а для транзисторов n-p-n положительное напряжение смещения).

Находим коэффициент обратной связи

Ксв= UБЭm/Umk (1.33)

Для выполнения условия баланса амплитуд необходимо выполнить условие

Ксв? Ксв min=1/S0Rрез (1.34)

Рассчитываем сопротивление резисторов R1и R2. Для этого задаемся током делителя, проходящим через эти резисторы

IД?5IБпост (1.35)

где IБпост - постоянная составляющая тока базы выбранного транзистора. Величину IБпост можно найти по формуле

IБпост=IKпост/h21Э (1.36)

(h21Э - статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора выбранного типа в схеме с общим эмиттером).

Зная IД, находим R2 по формуле

R2= UБЭсм/ IД (1.37)

Поскольку ток делителя на много превышает ток базы транзистора, последний не изменит существенно ток, протекающий через резистор R1. поэтому

R1=(Ek-UБЭсм)/IД (1.38)

Мощность, рассеиваемая на резисторах R1 и R2, соответственно равна PR1=I2ДR1; PR2=I2ДR2. С учетом этих значений выбираем стандартный тип резисторов R1 и R2 по шкале номинальных сопротивлений резисторов.

Находим емкость разделительного конденсатора С1 С1?(10…20) Сэ, где Сэ - емкость эмитерного перехода транзистора.

С1 = 15·70 Пф = 1 нФ

Элементы цепочки термостабилизации R3C2 определяются так же, как и при расчете избирательного усилителя на транзисторе

R3?UЭ/IЭпост (1.39)

где UЭ падение напряжения на резисторе эмиттерной стабилизации (порядка (0,7…1,5)В); IЭпост - постоянный ток эмиттера (IЭпост?IКпост).

Емкость конденсатора С2 равна

С2?(15…30)103/fpR3 (1.40)

Где С2 выражается в микрофарадах; fp - мегагерцах; R3 - в килоомах

Стандартные значения R3 и С2 выбираются по шкале нормальных значений сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов

3. Определяем параметры контура. Задаемся добротностью одиночного (ненагруженного)контура. Экспериментальным путем установлено, что у генераторов малой и средней мощности добротность ненагруженных контуров составляет:

на волнах 20…50м (15 МГц…6 МГц) Q=150…300;

на волнах 50…100м (6 МГц…3 МГц) Q=100…250;

на волнах 100…1000м (3 МГц…300 кГц) Q=80…200.

Добротность нагруженного контура подсчитывается по формуле

Q'=Q(1-зк) (1.41)

где зк - КПД контура.

Находим минимальную общую емкость контура Ск min по приближенной формуле

Ск min?(1…2)лр (1.41)

лр - рабочая длина волны колебаний (лр=с/fp, где с - скорость света), м; Ск min выражается в пикофарадах).

В общую емкость контура Ск min входят емкость конденсатора С3 (рис. 9.2 а) и выносимые (паразитные) емкости: выходная емкость транзистора, емкость катушки контура, емкость монтажа и др. Общая величина вносимой емкости Свн обычно составляет десятки пикофарад. Следовательно, емкость конденсатора контура С3 мажет быть найдена по формуле

С3? Ск min-Свн (1.42)

Вполне понятно, что формула (1.42) позволяет установить лишь ориентировочное значение емкости С3; более точное значение определяется в процессе настройки схемы.

Рассчитываем общую индуктивность контура Lk

Lk=0.282л2p/Ск min (1.43)

где Lk выражается в микрогенри; лр - в метрах; Ск min - в пикофарадах.

Определим волновое (характеристическое) сопротивление контура

с=103 (1.44)

(с выражается в омах; Lk - в микрогенри; Ск min - в пикофарадах.

Находим сопротивление потерь контура

Rп=с/Q' (1.45)

Рассчитываем сопротивление, вносимое в контур

Rвн= Rпзк/(1-зк) (1.46)

Полное сопротивление контура равно

RK= Rп+ Rвн (1.47)

Определяем амплитуду колебательного тока в нагруженном контуре

Imk= (1.48)

Находим величину индуктивности L2 связи контура с базой транзистора (приложение)

L2=KсвLk (1.49)

Определяем величину индуктивности связи контура с коллектором транзистора

L1=Lk-L2 (1.50)

Размещено на Allbest.ru