Пример расчета автогенератора
Автогенератор является первичным источником колебаний. Амплитуда и частота таких колебаний определяются параметрами самой схемы, и не должны зависеть от внешних условий.
Исходные данные:
-
нижняя модулирующая частота,
-
верхняя
модулирующая частота,
- рабочая частота
автогенератора,
-
круговая частота автогенератора,
- относительная
нестабильность частоты.
Рассчитаем транзисторный автогенератор, собранный по схеме ёмкостной трёхточки с кварцевой стабилизацией частоты. Принципиальная электрическая схема представлена на рис. 2.5.1.
Рисунок 2.5.1. Принципиальная схема емкостной трехточки
В качестве активного элемента выберем транзистор КТ315А
Параметры транзистора:
- статический
коэффициент усиления по току в схеме с
общим эмиттером,
мА
– допустимый ток коллектора,
100
МГц
- граничная частота в схеме с общим
эмиттером,
300
пс
– постоянная времени цепи обратной
связи транзистора,
150
мВт
– допустимая мощность, рассеиваемая
на коллекторе,
7
nФ
– емкость коллекторного перехода
транзистора,
25
В
– допустимое напряжение на коллекторе
в схеме с общим эмиттером.
Энергетический расчет
Пусть
электронный коэффициент полезного
действия,
-
коэффициент полезного действия
колебательной системы.
Вт,
Вт.
Рассчитаное значение не превышает предельно допустимых параметров.
Зададим
параметры работы транзистора
КТ315А:
В,
В.
Вычислим напряжение источника питания:
,
В.
мА,
мА.
Определим
ток базы:
,
мА.
Вычислим
ток эмиттера по формуле
-
постоянная составляющая эмиттерного
тока, получим
мА.
Определим
сопротивление эмиттерного автосмещения
,
получим
Ом.
Из
ряда сопротивлений выбираем
Ом.
Вычисляем
ток делителя:
,
мА.
Вычислим
напряжение на базе транзистора:
,
В.
Вычисляем результирующее сопротивления делителя напряжения:
,
кОм.
Вычисляем
сопротивление делителя:
,
кОм.
,
кОм.
Из
ряда номиналов выбираем
кОм.
Задаем
коэффициент регенерации автогенератора:
.
Вычислим
управляющее сопротивление:
,
где 
- крутизна статической характеристики
транзистора:
- сопротивление
базы транзистора,
- сопротивление
эмиттера.
Ом,
Ом,
А/В,
Ом.
Зададимся
коэффициентом обратной связи:
,
.
Вычислим
реактивное сопротивление емкости С3:
,
Ом,
где
- сопротивление кварца (для данного
кварца равно 30 Ом).
Вычислим
величины конденсаторов С2
и С3:
,
Ф.
Из
ряда номиналов выбираем
нФ.
Ф.
Из
ряда номиналов выбираем
нФ.
Емкость
блокировочного конденсатора определяется:
,
Ф.
Из
ряда номиналов выбираем
нФ.
Вычислим индуктивность блокировочного дросселя L1:
,
Гн.
Вычислим индуктивность блокировочного дросселя L2:
,
где
- реактивное сопротивление емкости
.
Ом,
Гн.
Из
ряда номиналов выбираем
мкГн.
Проверяем неравенство:
,
,
.
Неравенство выполняется. Следовательно, нет необходимости в дросселе L2.
Определим коэффициент Берга для стационарного режима:
,
.
По
таблице определяем угол осечки
коллекторного тока:
0.
Определим по табличным данным коэффициенты Берга для данного угла осечки:
,
.
Размах импульса коллекторного тока определяется по формуле:
,
А.
проверяем
выполнение условия:
,
где
=
0,1A
- допустимое значение размаха импульса
коллекторного тока.
-
данное условие
выполняется.
Вычислим амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
,
мА.
Вычислим амплитуду переменного напряжения на базе:
,
В.
Вычислим
модуль коэффициента обратной связи:
,
.
Вычислим
амплитуду напряжения на коллекторе:
,
В.
Проверяем условие работы транзисторного каскада в недонапряженном режиме:
,
-
данное условие
выполняется.
Вычисляем
мощность, потребляемую от источника
питания коллекторной цепью:
,
Вт.
Рассеиваемая
кварцевым резонатором мощность:
,
мВт.
Проверяем
допустимость рассеиваемой кварцем
мощности:
,
Вт,
- данное
условие выполняется.
Рассеиваемую транзистором мощность рассчитывает по формуле:
,
Вт
= 61 мВт.
Проверяем
выполнение условия:
,
где
=
150 мВт
- допустимая мощность, рассеиваемая
транзистором.
- данное
условие выполняется.
Допустимое
сопротивление нагрузки
,
Ом.
Потребляемая
нагрузкой мощность:
,
мВт.