2.4 Автогенератор

В данном курсовом проекте используется автогенератор с кварцем между коллектором и базой. Прямую стабилизацию частоты автогенератора с помощью кварцевого резонатора широко применяют в возбудителях радиопередающих устройств, когда нестабильность частоты за длительный промежуток времени не должна превышать 5*10^-5. Частота колебаний в автогенераторе и ее нестабильность определяются в основном резонатором. Нестабильность частоты автогенератора зависит не только от конструктивного исполнения, но и от условий и режима работы кварцевого резонатора, особенно от мощности P_кв указанного в справочных данных.

Рисунок 2.7 – Схема электрическая принципиальная автогенератора

Расчет автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты аналогичен расчету обычного трехточечного генератора. Для автогенератора выбираем транзистор малой мощности КТ331 со следующими параметрами:

f_t = 250 МГц; I_кдоп = 20 мА; τ_ос = 100 нс; U_бдоп = 3 В; U_отс = 0,6 В;

Р_доп = 15 мВт; U_доп = 15 В; S_гр = 0,02 А/В; С_к = 5 пФ; С_э = 8 пФ; h₂₁ = 20.

Рассчитываем граничные частоты:

Активная часть коллекторной емкости:

Сопротивление потерь на базе:

Рассчитываем корректирующую цепочку:

Из стандартного ряда выбираем сопротивление R_кор = 24 Ом, а емкость C_кор:

Принимаем C_кор =22 пФ в соответствии со стандартным рядом емкостей.

Крутизна переходной характеристики транзистора с учетом коррекции:

Расчет электрического режима транзистора.

Выбираем: I_кmax = 16 мА;U_K0 = 4,5 В; К_ос =1; θ = .

Тогда получаем следующие значения коэффициентов: α₀ (θ) = 0,218; α₁ (θ) = 0,391; γ₀ (θ) = 0,109.

Рассчитаем режим работы АЭ:

1. Постоянная составляющая коллектора:

2. Первая гармоника коллекторного тока:

3. Сопротивление коллектора:

4. Мощность на 1-ой гармонике:

5. Мощность по постоянному току:

6. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Проверяем, не превышает ли мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора максимально допустимую мощность согласно техническим данным транзистора:

как видим, данное условие выполняется.

7. Рассчитываем коэффициент полезного действия каскада:

8. Напряжение смещения рассчитывается исходя из условия:

Расчет резонатора:

Для расчета резонатора выбираем кварц РК456-МДУ, параметры которого: L_кв = 10 мГн, C_кв = 0,1 пФ; С₀ =5 пФ; f₀ = 3,3 МГц.

Циклическая частота колебаний равна:

Резонансное сопротивление:

Зададимся:

Расчет цепи смещения:

Расчет фильтров питания:

Выбираем следующие номиналы элементов:

R1 – SMD 0603-0,25-5,1 кОм ±5%,

R2 – SMD 0603-0,25-1,5 кОм ±5%,

R_бл (R3) – SMD 0603-0,25-560 Ом ±5%,

R_кор (R4) – SMD 0603-0,25-24 кОм ±5%,

C1 (С2) – SMD 0603-200 пФ ±0,25 пФ,

C2 (С4) – SMD 0603-200 пФ ±0,25 пФ,

C_кор (С3) – SMD 0603-22 пФ ±0,25 пФ,

C_бл (С1) – SMD 0603-1,0 нФ ±0,25 пФ.