- •Курсовая работа "Расчет элементов и узлов аппаратуры связи".
- •Оглавление
- •1 Введение.
- •2 Техническое задание на устройство.
- •Расчет автогенератора.
- •В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз:
- •Получаем выражение для частоты генерации
- •Для определения нужно выбрать рабочую точку транзистора.
- •4 Расчет спектра сигнала выходе нелинейного преобразователя. Требуется рассчитать спектр тока и напряжения на выходе нелинейного преобразователя
- •4.1 Расчет развязывающего устройства.
- •Продолжим расчет нелинейного преобразователя.
- •Ограничимся третьей гармоникой
- •Амплитуды гармоник выходного напряжения
- •5 Расчет полосового фильтра.
- •6 Расчет выходного усилителя
- •9 Заключение.
- •10 Литература.
Расчет автогенератора.
Рассчитаем RC-автогенератор на биполярных транзисторах КТ301, схема 1.
Частота генерации fГ=100 кГц
Напряжение питания Uпит авт=12 В
Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи Rк=2 кОм
Схема 1
В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз:
где - модули передаточных функций ;
- аргументы этих передаточных функций.
Для данной схемы
Отсюда видно, что , следовательно, для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный .
Получаем выражение для частоты генерации
и коэффициент передачи цепи обратной связи на частоте генерации
Входное сопротивление Rн составного транзистора
где - коэффициент усиления транзистора по току (для VT1);
- входное сопротивление транзистора VT2
Для определения нужно выбрать рабочую точку транзистора.
Для этого вначале строим проходную характеристику транзистора Iк=F(Uбэ) зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения Uбэ. Исходными данными для построения проходной характеристики являются:
– входная характеристика транзистора Iб=F(Uбэ) (Рис. 1)
– выходная характеристика транзистора Iк=F(Uкэ) (Рис. 2)
На семействе выходных характеристик транзистора КТ301, (Рис. 2) проводим нагрузочную прямую через точки с координатами (0, Uпит )и (Uпит / Rк, 0)
По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строим промежуточную характеристику Iк=F(Iб) (рис 3)
Рис 1
Рис 2
∆Iб = 25 мкА
Iб. mА |
0 |
0,025 |
0,05 |
0,075 |
0,1 |
0,125 |
Iк.mА |
0,1 |
1,1 |
2,1 |
3,1 |
4,05 |
4,85 |
Рис 3
Используя полученную зависимость (Рис. 3) и входную характеристику Iб=F(Uбэ) (Рис. 1), определяем требуемую зависимость Iк=F(Uбэ) (Рис. 4)
Uбэ, В |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.55 |
0.61 |
0,62 |
Iб. mА |
0 |
0,025 |
0,05 |
0,075 |
0,1 |
0,125 |
Iк. mА |
0,1 |
1,1 |
2,1 |
3,1 |
4,05 |
4,85 |
Рис 4
По проходной характеристике определяют положение рабочей точки. Зададимся значением Uбэ0 = 0,55В - это середина линейного участка проходной ВАХ
Тогда по входной ВАХ транзистора определяют в рабочей точке
=
Коэффициент усиления транзистора по току
Зная , можно рассчитать сопротивление составного транзистора:
Из ряда номинальных значений резистор
Из условия выберем значение .
Определим амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику .
Значение средней крутизны для разных значений Uбэ определим по методу 3-х ординат по формуле:
U1(бэ). В |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
Iк мАx. мА |
3,9 |
4,85 |
4,9 |
4,9 |
4,9 |
Iк мин. мА |
2,1 |
1,6 |
1,1 |
0,6 |
0 |
Sср. мА/В |
18 |
16,25 |
12,7 |
10,75 |
9,8 |
По этой таблице построим колебательную характеристику Рис. 5.
Рис 5
Для определения по колебательной характеристике стационарного действующего значения Uбэ необходимо рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме . Известно, что .
Но из баланса амплитуд . Тогда
Определим значение для рассчитанных значений Rн и R
Для этого значения средняя стационарная крутизна располагается ниже колебательной характеристики, и поэтому в схеме будет происходить генерация колебаний.
Используем колебательную характеристику и ее значение средней крутизны в стационарном режиме, найдем действующее значение напряжения . Оно равно . Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме найдем из соотношения:
Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты найдем
Емкость CР разделительного конденсатора выберем из условия . Возьмем СР=15 нФ
Определим значение сопротивления Rб, задающего рабочую точку Uбэ0, Iбэ0. Рассчитаем по формуле :
Выберем резистор с номиналом Rб=6,2 кОм.
R кОм |
Rк кОм |
Rб кОм |
C нФ |
C р нФ |
10 |
2 |
6,2 |
0,15 |
15 |