Проектирование высокочастотного генератора синусоидальных сигналов

Определяем амплитуду первой гармоники тока эмиттера

IЭ1m=IK1m/ h21б(fp) (1.30)

;

Находим амплитуду импульса тока эмиттера

IЭ u max= IЭ1m/α1(Э) (1.31)

;

Рассчитываем амплитудное значение напряжения возбуждения на базе тра

нзистора, необходимое для обеспечения импульса тока эмиттера IЭ u max без учета влияния частоты

UБЭm= IЭ u max/(1-cosθэ)S0 (1.32)

;

где S0-крутизна характеристики тока коллектора.

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

UБЭсм=Ес+ UБЭmcosθэ (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-ηк) (1.41)

;

где ηк – КПД контура.

Находим минимальную общую емкость контура Ск min по приближенной формуле

Ск min≈(1…2)λр (1.41)

;

λр – рабочая длина волны колебаний (λр=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=0.282λ2p/Ск min (1.43)

;

где Lk выражается в микрогенри; λр – в метрах; Ск min – в пикофарадах.

Определим волновое (характеристическое) сопротивление контура

ρ=103 (1.44)

;

(ρ выражается в омах; Lk – в микрогенри; Ск min – в пикофарадах.

Находим сопротивление потерь контура

Rп=ρ/Q' (1.45)

;

Рассчитываем сопротивление, вносимое в контур

Rвн= Rпηк/(1-ηк) (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)

;

4. Анализ схемы (разработка математической модели) на ЭВМ

Анализ схемы с рассчитанными параметрами произведем, используя программное приложение Electronics Workbench V5.12. В схеме использовался источник постоянного напряжения и осциллограф.

 Скачать реферат