Расчет транзисторного автогенератора на основе трехточки

Автогенератором называется устройство, преобразующее энергию источника питания в энергию РЧ колебаний без возбуждения извне.

Основной тип генераторов, высокостабильных по частоте гармонических колебаний в радиопередатчиках, - кварцевый генератор (КГ). Большая добротность и эталонность используемых в КГ резонаторов определяют высокую стабильность частоты генерируемых колебаний. Кварцевые резонаторы работают на объемных типах акустических (механических) колебаний. Кварцевые генераторы реализуются на частотах примерно до 100 МГц - при использовании нечетных механических гармоник колебаний кварцевого резонатора.

Однако работа на высших гармониках связана с некоторым усложнением схемы автогенератора, ухудшает его шумовые свойства. Так как в данной работе передатчик работает в диапазоне частот от 320 до 400 МГц, то целесообразно сделать автогенератор на 10 МГц, и поставить после него два умножителя частоты: один на 5, другой на 8.

Расчет автогенератора начинаем с выбора транзистора, он должен удовлетворять условию: f0 < 0.5 fs. Выберем маломощный высокочастотный транзистор КТ306А, обладающий следующими параметрами:

h21э0 = 20, fр = 300 МГц, Ск = 5 пФ, Сэ = 4.5 пФ, Lэ = Lб =11 нГн, Ек = 9 В, Е’б = 0.3 B, rнас = 10 Ом (так как данный параметр отсутствует, мы взяли типовое значение этого параметра у транзистора, близкого по свойствам к данному). Допустимые параметры: Екбдоп = 15 В, Екэдоп = 10 В, Еэбдоп = 4 В, Iкдоп = 30 мА

1. Зададимся индуктивностью контура: Lк = 10 мкГн

2. Найдем емкость контура:

Из этой формулы найдем Ск/2 = Ск1= Ск2 = 140 пФ

Приведем это значение к нормали: Ск1= Ск2 = 150 пФ

3. Найдем размах импульса коллекторного тока:

iкmaxдоп = 0.3* Iкдоп = 9 мА

4. Выбираем угол отсечки установившегося режима равным θу = 70˚

5. Находим значения составляющих коллекторного тока:

6. Определим граничный коэффициент использования питающего напряжения:

7. Найдем амплитуду коллекторного тока:

Uк = ζ*Eк = 0.78*9 = 7 В

. Определим полезную мощность каскада:

Р1 = 0.5*Iк1* Uк = 0.5*3.924*10-3*7 = 0.0137 Вт

. Определим мощность, потребляемую от источника:

Р0 = Iк0* Ек = 2.268*9*10-3 = 0.02 Вт

. Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора:

Рп = Р0 - Р1 = 0.02 - 0.0137 = 0.0067 Вт

. КПД каскада:

η= Р1/ Р0 = 68%

. Определим сопротивление коллекторной нагрузки:

Rэкв = Uк/ Iк1 = 7/3.924*10-3 = 1.8 кОм

. Найдем амплитуду напряжения первой гармоники:

Uб1 = iкmax/S*(1-cosθ) = 0.136 В

Ебу = Е’б - Uб1*cosθ = 0.25 В

Iб0 = Iк0/ h21э0 = 2.268*10-3/20 = 0.113 мА

. Делители напряжения R1 и R2 обеспечивают нужное смещение на транзисторе. Пусть Ебн =1.5 В

. Найдем напряжение, падающее на сопротивлении Rавт

ЕRавт = Ебн - Ебу = 1.5 - 0.25 =1.25 В

. Найдем постоянную составляющую тока эмиттера:

Iэ0 = Iк0 + Iб0 = (2.268 + 0.113)*10-3 = 2.38 мА

. Найдем значение сопротивления Rавт:

Rавт = ЕRавт/ Iэ0 = 1.25/2.38*10-3 = 525 Ом

. Рассчитаем постоянный ток делителя:

Iд0 = 10* Iб0 = 1.13 мА

. Теперь рассчитаем значения делителей напряжения:

R2 = Ебн/ Iд0 = 1.5/ 1.13*10-3 = 1.3 кОм

R1 = (Ек - Ебн)/ Iд0 = 6.6 кОм

. Рассчитаем блокировочные элементы.

Блокировочные элементы препятствуют протеканию переменного тока в цепь питания.

Выбираем величину блокировочных деталей из условий:

* Rэкв ≤ |XLбл|, тогда XLбл = 90 кОм -реактивное сопротивление индуктивности;

Rэкв/50 ≥ |XСбл|, тогда XСбл = 36 Ом - реактивное сопротивление емкости.

С другой стороны:

XLбл = ωр*Lбл

XСбл = 1/ ωр*Сбл

Найдем из этих соотношений значения блокировочных элементов.

Лучшие статьи по информатике

Проект цифрового печатного узла, выполняющего функцию стабилизации напряжения
Производство цифровых устройств электронной аппаратуры в настоящее время находит все более широкое применение во многих областях народного хозяйства и в зна ...

Телефонный номеронабиратель
Первые микроконтроллеры компании MICROCHIP PIC16C5x появились в конце 80-х годов и благодаря своей высокой производительности и низкой стоимости составили с ...

Разработка цикловой системы управления промышленным роботом
Электроника - это область науки и техники, которая занимается изучением физических основ функционирования, исследованием, разработкой и применением приборо ...