Устройство генерирования и формирования сигналов (передатчик)

Рассчитаем добротность первого звена цепи

Тогда добротность второго звена: .

Промежуточное сопротивление 

                                                                               (2.27)

Сопротивление катушки индуктивности

                                          (2.28)

Сопротивление конденсатора

                                                                                     (2.29)

Сопротивление конденсатора

                                                                                     (2.30)

Индуктивность катушки

                                                                    (2.31)

Возьмем L = 0,82 мкГн.

Емкость конденсатора

                                                                (2.32)            

Возьмем конденсатор  емкостью С₁ = 68 нФ.

Емкость конденсатора

                                               (2.33)

Возьмем конденсатор  емкостью С₂ = 15 нФ.

2.5 Расчет цепи питания транзистора

Будем использовать параллельную цепь питания (рисунок 2.4)

Рисунок 2.3 – Цепь питания транзистора

 

При выборе катушки  индуктивности  должно выполняться условие , таким образом, индуктивность катушки должна быть

                                                            (2.34)

Возьмем L_П = 56 мкГн.

2.6 Расчет разделительных конденсаторов

При выборе емкости  разделительного конденсатора стоящего между транзистором и выходной цепью согласования, необходимо выполнить условие

                                                           (2.35)

Возьмем конденсатор  емкостью С_р2 = 22 нФ.

При выборе емкости  разделительного конденсатора , необходимо выполнить условие

                                                   (2.36)

Возьмем конденсатор  емкостью С_р1 = 1,5 мкФ.

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РАСЧЕТ ПРЕДОКОНЕЧНОГО КАСКАДА

3.1 Исходные данные и схема для расчета предоконечного каскада

Предположим, что добротность межкаскадной цепи согласования

Q = 10, то КПД этой цепи

                                  

                               (3.1)

Выходная  мощность равна

                                                                         (3.2)

Таким образом, исходные данные для  расчета ПОК таковы:

- Выходная  мощность 

- Рабочая  частота 

- Сопротивление  потребителя 

Схема предоконечного каскада приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Электрическая схема предоконечного каскада

 

Параметры выбранного ранее транзистора 2Т912Б для предоконечного каскада представлены ниже:

 - типовая выходная мощность при f =30 МГц;

  - коэффициент передачи по току транзистора;

- граничная частота транзистора;

- допустимое максимальное значение  напряжения коллектор-эмиттер;

- допустимый максимальный импульсный  ток коллектора;

- емкость коллекторного перехода;

- емкость эмиттерного  перехода;

- индуктивность базы;

- индуктивность эмиттера;

-  постоянная времени цепи  обратной связи;

- допустимая мощность рассеяния;

3.2 Расчет электрического режима выходной цепи транзистора

В предоконечном каскаде также будем использовать критический режим работы транзистора, то угол отсечки выбираем .

Данный транзистор применяют  в усилителях мощности в диапазоне  частот 1,5 – 30 МГц при напряжении питания 28В. То выбираем

При заданных напряжении питания  и угле отсечки θ коэффициент использования напряжения в граничном (критическом) режиме

                                   ,                                                                                        

Рассчитаем крутизну критического режима

                                                                

Подставляя полученное значение в формулу и получим

 

Амплитуда напряжения на выходе транзистора

                                                                 

Амплитуда первой гармоники  тока коллектора

                                                                        

Максимальная величина коллекторного  тока

                                                   

Постоянная составляющая коллекторного тока

                                            

Мощность, потребляемая от источника  питания

                                                           

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора

                                                    

Что не превышает  допустимую мощность рассеяния для  данного транзистора.

Сопротивление коллекторной нагрузки

                                                         

3.3 Расчет электрического режима входной цепи транзистора

Найдем средний коэффициент передачи по току транзистора

                                      

Определим частотный диапазон, в котором работает транзистор. Найдем предельную частоту

                                                            

рабочая частота 1,5 МГц находится в пределах диапазона: . Следовательно, транзистор будет работать в полосе средних частот.

Амплитуда базового тока

                                                                                                       

Для того чтобы воспользоваться  этой формулой, нужно в цепь эмиттера поставить дополнительный резистор R_доп.

                                       

Возьмем R_доп = 330 Ом.

Рассчитаем параметр

 

Найдем коэффициент передачи по току

                                                                

Теперь можно воспользоваться  формулой (2.14)

 

Постоянная  составляющая тока базы

                                                                        

Найдем напряжение смещения для обеспечения угла отсечки  θ = 90⁰

                                                                                

 

Смещение на базе можно  получим за счет автосмещения –  включим в цепь эмиттера сопротивление и индуктивность смещения последовательно. Значение данного сопротивления вычисляется по формуле

                                                                   

Возьмем сопротивление номиналом  R_см = 6,8 кОм.

Значение индуктивности  смещения вычислим по формуле

                                                    

Возьмем L_см = 680 мкГн.

Для расчета входного сопротивления  транзистора понадобится значение . Примем .

Таким образом .

Отдельно рассчитаем активную составляющую сопротивления

                       

Реактивная составляющая входного сопротивления

         

Полное входное сопротивление

                                                                       

С учетом дополнительного  резистора R_доп = 330 Ом активная часть входного сопротивления будет равна

                                                            

Входная мощность возбуждения

                                         

Коэффициент усиления усилителя

                                                                                         

3.4 Расчет межкаскадной цепи согласования

В качестве межкаскадной цепи согласования будем использовать           Г-образную цепочку для повышения  сопротивления. Чтобы скомпенсировать  реактивную часть входного сопротивления  на входе транзистора оконечного каскада в межкаскадной цепи необходимо дополнительно поставить конденсатор   (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Входная цепь согласования

Так как сопротивление конденсатора , следовательно, емкость конденсатора

                                                               (3.3)

Возьмем конденсатор  емкостью С₂ = 2,2 нФ.

Рассчитаем  нагруженную добротность

                                                            (3.4)

Сопротивление катушки индуктивности

                                                      (3.5)

Индуктивность катушки L

                                                                  (3.6)

Возьмем L = 1,8 мкГн.

Сопротивление конденсатора

                                                                  (3.7)

Емкость конденсатора

                                                           (3.8)

Возьмем конденсатор  емкостью С₁ = 6,8 нФ.

3.5 Расчет входной цепи согласования

В качестве входной  цепи согласования также будем использовать Г-образную цепочку. Чтобы скомпенсировать реактивную часть сопротивления на входе транзистора во входной цепи необходимо дополнительно поставить конденсатор   (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Входная цепь согласования

 

Так как сопротивление  конденсатора , следовательно, емкость конденсатора

                                                             

Возьмем конденсатор  емкостью С₂ = 10 нФ.

Рассчитаем  нагруженную добротность

                                                                 

Сопротивление катушки индуктивности

                                                           

Индуктивность катушки L

                                                                             

Возьмем L = 1 мкГн.

Сопротивление конденсатора

                                                                          

Емкость конденсатора

                                                                         

Возьмем конденсатор  емкостью С₁ = 0,011 мкФ.

3.6 Расчет цепи питания транзистора

Будем использовать параллельную цепь питания (рисунок 2.4)

Рисунок 3.4 – Цепь питания транзистора

 

При выборе катушки  индуктивности  должно выполняться условие , таким образом, индуктивность катушки должна быть

                                                               

Возьмем L_П = 1,8 мкГн.

3.7 Расчет разделительных конденсаторов

При выборе емкости  разделительного конденсатора , необходимо выполнить условие

                                               

Возьмем конденсатор  емкостью С_р1 = 220 пФ.

 

 

4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗАДАЮЩЕГО ГЕНЕРАТОРА

4.1 Схема и исходные данные для  расчета автогенератора

Схема автогенератора приведена на рисунке 4.1:

Рисунок 4.1 - Схема автогенератора

Исходные  данные для расчета автогенератора:

- Частота  генерации f=1,5 МГц

Для автогенератора выбрали транзистор КТ316Г. Его основные параметры представлены ниже:

  - коэффициент передачи по току транзистора;

- граничная частота транзистора;

- допустимое максимальное значение  напряжения коллектор-эмиттер;

- допустимый максимальный импульсный  ток коллектора;

- емкость коллекторного перехода;

- емкость эмиттерного  перехода;

-  постоянная времени цепи  обратной связи;

- допустимая мощность рассеяния;

 

S_кр = 25 мА/В - критическая крутизна.

4.2 Расчет электрического режима выходной цепи генератора

Для того, чтобы  амплитуда выходного напряжения соответствовала глубокому недонапряженному режиму, для обеспечения наименьшего  влияния нестабильностей напряжения питания E_п, воспользуемся следующим расчетом:

Зададим угол отсечки .

Напряжение постоянного тока между коллектором и эмиттером

                                                                              (4.1)

Максимальная  амплитуду тока коллектора

                                         (4.2)

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

                                   (4.3)

Постоянная  составляющая коллекторного тока

                                        (4.4)

Напряжение на выходе в критическом режиме

             (4.5)

Выходное напряжение в недонапряженном режиме

                                                    (4.6)

Потребляемая транзистором мощность

                                                  (4.7)

Мощность колебаний

                                 (4.8)

Мощность рассеяния

         

Что меньше допустимой мощности рассеяния.

 Сопротивление нагрузки

                                            (4.9)

4.3 Расчет входной цепи автогенератора

Сначала определим  средний ток через транзистор:

                                                 (4.10)

Для этого тока рассчитаем статические параметры транзистора  и его граничные частоты: