КУРСАЧ ПО РПрдУ (Методика и 4 примера расчёта КГ )

Посмотреть архив целиком

  • Расчет гармоникового автогенератора с кварцем между коллектором и базой.


    Исходные данные: мощность в нагрузке Рн = 0.1 мВт; fк = 60 МГц; транзистор ГТ311. Выбраны ток iкм = 10 мА (iкм £ (0.5...0.8) IК, и мах) и коэффициент а = 0.1, Ркв = 1 мВт.

    Расчет проводится в следующей последовательности.

    1. Мощности, рассеиваемая на кварце и отдаваемая транзистором (Рr = 0).


    Ркв = 0.1/0.1 = 1 мВт;

    Поскольку Ркв = 1 мВт меньше Рквд = 2 мВт следовательно расчет можно продолжать дальше.

    1. Аппроксимированные параметры транзистора :


    Sп = 0.15 А/В; r = 333 Ом, S = 0,127 А/В; fs = 65 МГц.


    1. Нормированная частота колебаний

      Ws = fк / fs

      Ws = 60/65 = 0.92

    2. Рассчитываем параметры колебательной системы. Емкости С, С2:


    Сопротивление

    ,

    где ,

    а

    Индуктивность L1 и емкость С1 определяем из условия 1<w2кL1C1<n2(n-2)2, принимая w2кL1C1=2. Тогда С1 = 20,7(1-1/2)-1 = 41,4 пФ. При известном С1 определяем L1: L1 = (w2кL1C1)/ w2кC1 = 2(260×106)-2(41,4×10-12)-1 = 0,34 мГн.

    1. Поправка к частоте колебаний n:

    Относительная разница между частотами f и fк определяется по . В тех случаях, когда она мала, можно пользоваться приближенной формулой.

    Если предъявляются жеские требования к точности настройки на заданную частоту, надо выбрать КР, для которого fк = f - Df. Для точной настройки требуется хотя бы одну из емкостей выполнить переменной, что = 0,9бы обеспечить ее вариации на ±30% от выбранного значения.

    1. Находим режимные параметры АЭ. Гармонческие составляющие тока коллектора и амплитуда напряжения на базе : Iк = 2,2 мА, Iк1 = 3,9 мА, Uв = 0,21 В.

    Амплитуда напряжения на коллекторе:

    ,

    гдк cosjк = 0,998 рассчитан по формуле .

    Мощность, подведенная к коллекторной цепи и рассеиваемая : P0 = 11мВт; P = 9,9 мВт, P < Pрас.

    Постоянная составляющая тока базы и смещение на базе:

    1. В соответствии с рекомендацией принимаем Rэ = 300 Ом. Сопротивление Rб, определяется из соотношения Rб = (10...20)Х2 = 372...744 Ом. Возьмем Rб = 500 Ом.

    2. Напряжение источников питания цепей коллектора Uк и Uвн:

    1. Принимаем ток через делитель Iд = 5× Iб = 0,22 мА. Сопротивление делителя в цепи питания:













    Пример 2. Расчет автогенератора с кварцем в цепи обратной связи.

    Исходные данные: Рн=2 мВт, fк = 60 МГц, транзистор ГТ311. Дополнительно выбраны Pкв = 0,5 мВт, iкм==10 мА, hк=0,5, Qнен= 60 (для повышения стабильности частоты рекомендуется вы­бирать добротность ненагруженного контура небольшой — порядка Qнен = 20...80).

    1. Аппроксимированные параметры транзистора и нормирован­ная частота (см. пример 14.1): S = 0,127 А/В; fs = 65 МГц; Ws=0,92.

    2. Гармонические составляющие коллекторного тока и амплитуда напряжения на базе (см. пример 14.1): Iк = 2,2 мА; iк1=3,9 мА;

    Uв = 0,21 В.

    1. Сопротивление делителя в цепи обратной связи

    4. Мощность, отдаваемая транзистором P1= Pн+Pкв+Pк+Pr = 2+0,5+2+0,47=4,97 мВт, где Pr = Pкв×r/rк = 0,47 мВт; Рк = Pн×(1-hк) hк-1 = 2 мВт.

    1. Амплитуда коллекторного напряжения

    P1 = 0,5×Iк1× Uкэ× cosjк

    UКЭ = 2×4,97×10-3/3,9×10-3= 2,5 В

    (при расчете принято cos jк = 1, в дальнейшем значение jк уточнена).

    6. Проверяем напряженность режима: UКЭкр= Uк0-iкм/Sкр= 5 - 0,01/0,05 = 4,8 В; UКЭ< UКЭкр, следовательно, режим не-донапряженный.

    7. Модуль коэффициента обратной связи k = Uв /UКЭ = 0,21/2,5 = 0,084.

    1. Резонансное сопротивление контура

    Rк = UКЭ2/2(Pн +Pк) = 2,52/2×(2+2)×10-3 = 780 Ом.

    1. Коэффициент трансформации

    J=М×k×(1+rк /r) = (1,02...2)×0,084×(47+50)/47=0,17 ... 0,35. Примем J = 0,18.

    1. Сопротивление емкости С2

    X2 = - (1 + J)-1×{Xкв+[J2×r2 - k2× (r+rк)2]0,5 k -1 = -(1+0,18)-1×{[0,182×472-0,0842×(47+50)2]0,5*0,084-1-5}= -18,4 Ом, где Xкв = -5 Ом.

    1. Сопротивление плеча контура между коллектором и базой

    J = -X2/(X2 + X3)

    X3 = 18,4 ( 14 - 0,18 ) / 0,18 = 120,7 Ом.

    1. Расстройка контура x= - 0,71 (A = l,l; Б = 0,9).

    2. Собственная частота контура x = Q×(fк /f0 - f0/fк)

    f0 » 60[ 1—0,71/60] = 60,7 МГц,

    здесь Qн = Qнен(1—hк) = 30 - добротность нагружен­ного контура.

    1. Сопротивление емкости C1

    X1 = [J/Х2 - x/Rн]-1 = [-0,18/18,44 + 0,71/780]-1 = - 115,0 Ом.

    1. Сопротивление индуктивности L3

    XL = X21 ×Q× fк3/ f03×Rк = 490,0 Ом.

    1. Сопротивление емкости С3

    X3 = XL +XC3 = 120,7 - 490,0 = - 369,3 Ом.

    17. Параметры контура: L3 = 1,3 мкГ; C1 = 23,0 пФ; Сд = 144 пФ; С3 = 7,2 пФ.

    18. Уточненное значение cos jк = 0,85

    отличается только на 15% от выбранного при расчете cos jк= l. Поэтому не имеет смысла переделывать расчет.

    1. Проверяем выполнение условий:


    g1(q)пк = 1,3; g1(q)пк < 0 (Х2нг = -56,6 Ом; Jнг = - 0,6).

    Поскольку g1(q)пк > 0, g1(q)пк <0, в АГ невозможно воз­буждение колебаний как паразитных, так и на основной часто­те КР.

    Порядок дальнейшего расчета подобен приведенному в при­мере 1:

    Отметим, что амплитуда UКЭ= 2,8 В велика по сравнению с Uв.

    Поэтому следует оценить погрешность приближенного расчета. Значение амплитуды U'в с учетом реакции коллекторного напряжениям на ток коллектора определяем следующим образом:

    где g22 и b22 — активная и реактивная составляющие выходной про­водимости транзистора Y22.

    В нашем примере U’в = 1,12 Uв (g22 = 0,49 мСм; b22 = 1,28 мСм). В тех случаях, когда разница между Uв и U'в не превышает 20... 25%, приближенный расчет можно считать приемлемым.
















    Пример 3. Расчет автогенератора с кварцем в контуре.

    Исходные данные: мощность в нагрузке Рн = 0,1 мВт; fк = 60 МГц; Ркв =1 мВт; транзистор ГТ311.

    1. Сопротивление резистора R = rк/t0 =1/wкC0 = 50/0,1=500 Ом.

    2. Мощность, рассеиваемая резистором Рr = тРкв=0,1×1= 0,1 мВт. Коэффициент а = Рн /(Ркв + Рr ) = 0,1 / 1,1 = 0,09. Рекомендация hкс £ 0,2; а £ 0,25 выполняется.

    1. Для расчета тока iкм в соответствии с

    1. Аппроксимированные параметры транзистора:

    Sп = 15×0,0136 = 0,2 А/В; r = 50/0,2 = 250 Ом; S = 50/310 = 0,163 А/В; fs = 500/0,164 × 60 » 51 МГц;

    нормированная частота .

    1. Сопротивления контура:

    Для расчета Х3 найдем сначала из XЭ » -rкt0(1 + m )-2 = - 50 - 0.1/1,12 = - 4,1Ом, Со­противление Х3 можно реализовать по-разному в зависимости от индуктивности L3. Выбираем из конструктивных соображений L3 = 0,5 мкГ, при этом wкL3 = 260×106×0,5×10-6 = 188 Ом. По изве­стному Х3 = wкL3 - (wкC3)-1 получим 1/wкС3 = 188 - 82 = 106 Ом, С3 = 25 пФ.

    6. Гармонические составляющие коллекторного тока

    Iк1 = a1(q)×iкм = 0,39 × 13,6 = 5,3 мА; Iк = a0(q)×iкм = 0,22×13,6 = 2,95 мА.

    1. Напряжения возбуждения

    с учетом

    и сме­щения

    Uв = 0,053×(1+1,182)0,5/0,163×0,2 = 0,25 В

    Uв0 = 0,3 + 0,25×[0,11/(1+1,182)0,5 - 0,61] = 0,165 В

    1. Модуль коэффициента обратной связи

    Коллекторное напряжение UКЭ = Uв / kф = 0,25/0,553 = 0,453 В.

    1. Мощности

    Р0 = 2,95 × 10-3 × 5= 14,7 мВт, P1 = 0,5 - 5,3 - 10-3 - 0,453 = 1,2 мВт; Р = 14,7 - 1,2 = 13,5 мВт. Видно, что Р<Ррас.





































    Пример 4. Расчет автогенератора с кварцем в цепи отрица­тельной обратной связи.

    Исходные данные: мощность в нагрузке Рн = 1 мВт; fк = 60 МГц; транзистор ГТ311.

    Выбираем Pкв = 1 мВт; hкс = 0,5; Qнен = 100.

    1. Сопротивления КР Rкв » rк = 50 Ом, Хкв » - rкt0 = - 50 × 0,1= - 5 Ом. Ток через КР Iкв = (2Pкв / Rкв)0,5 = (2×10-3/50)0,5 = 6,3 мА.

    1. Высота импульса коллекторного тока IК = a0(q)×iкм; IК1 = a1(q)×iкм с учетом Iкв » IК1 iкм = 6,3 / 0,39 = 16,2 мА, iкм < Iк и мах.

    Аппроксимированные параметры транзистора

    S = 0,188 А/В; fs = 44,4 МГц; Ws.=1,35; S1 = 0,188 × 0,2 = 0,0376 А/В.

    1. Рассчитываем параметры контура. Сначала находим

    ,

    затем ,

    а . Коэффициент J = R/R1 = X2/X1 = C1/C2 = 89 / 117 = 0,76 удовлетворяет J = 0,2...2.

    Выбираем L3 = 0,4 мкГ, при этом wкL3 = 150 Ом. Добротность нагруженного контура Qн = Qнен (1 - hкс) = 50. Сопротивление по­терь в контуре rн = wкL3 / Q(1-hкс) = 150 / 50 = 3 Ом.

    Сопротивления ветвей контура X1 = -(R1rн)0,5 = -(11×3)0,5 = -18.7 Ом; Х2 = JХ1 = 0,76 - 18,7 = -14,2 Ом. Х3= xrн - X1 - X2 = - 0,405×3 + 18,7+14,2 = =31,7 Ом. Учитывая Х3 = wкL3 - (wкC3)-1, получаем 1/wкС3 = 150 - 31,7 = =118 Ом.

    Емкости контура: C1 = 142 пф, С2 = 186 пф, С3 = 22 пф.

    4. Проверяем . Левая часть: .R = 89 Ом. Правая часть: Неравенство выполняется, паразитные колебания не возбудятся.

    5. Для проверки отсутствия колебаний на частотах низших гармоник вычислим сначала Rнг и xнг. Поскольку КР в дан­ном примере возбуждают на третьей гармонике, то низшей часто­той будет основная fк нг = 60 / 3 = 20 МГц. Па этой частоте емкостные сопротивления контура увеличиваются, а индуктивное уменьшается в три раза: X1 нг = -18,7 - 3 = - 56 Ом; Х2 нг = - 14,2 - 3 = - 42,6 Ом; Х3 нг = 150 / 3 - 118 - 3 = - 304 Ом. Сумма сопротивлений при круговом обходе контура X1 нг + X2 нг + X3 нг = - 56 - 42,6 - -304 = - 403 Ом. Контур сильно расстроен.

    Сопротивление емкости связи с нагрузкой Ссв на основной ча­стоте увеличивается в 3 раза, что ослабляет связь и уменьшает hкс. Для оценки сопротивления потерь в контуре rнг принимаем hкс нг = 0, Qнг = 100, тогда

    rнг = wк нг L3 / Qнг = 50 / 100 = 0,5 Ом.

    Обоб­щенная расстройка контура .

    Сопротив­ление R = X1X2/rн = 56 × 42,6 / 0,5 = = 4777 Ом.

    rк нг = 5777×(1+8062)-1 = 7,2×10-3 Ом

    rк нг = 10 ... 100 Ом. Неравенство выполняется, генерация колебании на основной ча­стоте КР Невозможна.

    1. Гармонические составляющие коллекторного тока

    Iк1 = a1(q)×iкм = 6,3 мА; Iк = a0(q)×iкм = 0,22×13,6 = 3,5 мА.

    Мощности

    P1 = l + l / 0,5 = 3 мВт; Р0 = 3,5 × 5 = 17,5 мВт; Р = 17,5 - 3 = 14,5 мВт, Р<Ррас.

    1. Напряжения возбуждения и смещения

    с учетом

    Uв = 6,3 × (1 + 1,352)0,5 / 0,0376 = 280 мВ, Uв0 = 0,3 + 0,28 × [0,11 ×(1+1,352) -0,5 - -0,61] = 0,148 В.


  • Случайные файлы

    Файл
    113179.rtf
    29404-1.rtf
    72824-1.rtf
    13104-1.rtf
    83525.rtf




    Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
    Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
    Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.