книги из ГПНТБ / Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет

Учитывая, что второй член числителя (3.39) становится пре­

порядка 0,7. Это обосновано тем, что при расчете по формуле (3.44) получится заниженное значение крутизны харак­ теристики относительно ее оптимального значения, посколь­ ку с ростом рук величина си [4-я формула (3.32)] уменьша­ ется, а Я12-я формула (3.32)Г— увеличивается, следователь­ но, в соответствии с (3.42), крутизна характеристики будет уменьшаться.

Полученное значение рук (с учетом коэффициента 0,7) нужно подставить в уравнения (3.32), после чего оконча­ тельно рассчитать по (3.38), определяя при этом 5 Д из (3.42), коэффициент связи р транзистора с контуром, а затем ук И ПО (3.2)—(3.8) другие элементы схемы.

Для иллюстрации эффекта коррекции фазы на рис. 3.8 представлена зависимость необходимого для самовозбуж­ дения входного сопротивления колебательной системы, т. е.

для получения достаточно большого значения коэффициен­ та перекрытия по частоте принципиально необходимо иметь емкость С к , близкую по величине к емкости С0. Следователь­ но, в соответствии с (3.5) коэффициент /ик должен быть значительно меньше единицы. При этом согласно (3.33)

коэффициент коррекции 7ь становится значительно большим единицы. Таким образом, задача расчета цепей автогене­ ратора в целом сводится к согласованию при заданной ра­ бочей частоте значения коэффициента коррекции ук, полу­ ченного по расчету с величинами элементов схемы по фор­ мулам (3.2)—(3.8) и (3.33) в предположении, что коэффи­ циент а к = 0.

Для рабочих частот, на которых коэффициент т0 < 0,1, коррекция фазы уже не дает заметного улучшения режима

Рис 3.8 Рис 3.9 Рис. 3.8. Зависимость входного сопротивления от коэффициента

автогенератора. В этом случае при расчете элементов схемы следует руководствоваться только конструктивными сооб­ ражениями.

Для диапазонных автогенераторов коррекция фазы, оптимально осуществленная в одной точке перекрываемого диапазона, будет неоптимальной на других частотах. Чем больше коэффициент перекрытия по частоте и чем относи­ тельно выше рабочие частоты, тем больше будет сказы­ ваться неоптимальность коррекции; для того чтобы устра­ нить или свести к минимуму это нежелательное явление, необходимо применять переменную связь транзистора с ко­ лебательным контуром.

Для схемы типа А такую связь можно обеспечить, сде­ лав емкость С4 переменной наряду с емкостью Cv Однако,

поскольку при компенсации емкость С4 > Cv это приЁедёт к значительному усложнению конструкции.

Для схемы типа Б решение этой задачи проще, так как в этой схеме для изменения связи нужно менять емкость С 1 ( которая значительно меньше переменной емкости С к . Как видно из рис. 3. 10, при максимальном значении емкости Ск емкость Сх (которая образуется между частью цилиндри­ ческой поверхности статорной пластины основного конден­ сатора С„ и специальным изолированным от корпуса эле­ ктродом) также будет иметь максимальное значение. При

емкость этого конденсатора также уменьшается, следова­ тельно, будет уменьшаться и коэффициент ук. Таким об­ разом, оптимальную связь можно осуществить по всему диапазону. Следует отметить, что такое решение задачи не­ избежно приведет к появлению некоторой величины емко­ сти С4 , частично переменной (пунктир на рис. 3.10, б), которую необходимо учитывать при расчете ук по (3.33).

Для автогенераторов со сравнительно большим перекры­ тием по частоте (1,5—2) схема с частичной емкостной свя­ зью типа Б наиболее предпочтительна по сравнению с дру­ гими схемами.

3.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АВТОГЕНЕРАТОРА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Как показано в § 3.2, при генерировании действующее значение крутизны характеристики транзистора сущест­ венно различно для низких [формула (3.40)1 и для высоких [формулы (3.39), (3.42)] частот. Это неизбежно приводит к различным динамическим вольтамперным характеристикам транзистора. Если для низких частот эта характеристика по существу является статической вольтамперной характери­ стикой,™ для высоких частот она значительно отличается от статической. Чем больше относительное значение рабочей частоты (коэффициент mt), тем больше будет это отличие.

Для иллюстрации на рис. 3.11 приведены вольтамперные характеристики транзистора типа П403 для постоян­ ного тока (на которые можно опираться при энергетическом расчете на относительно низких частотах) и для высокой частоты при оптимальном корректировании фазы. Последняя получена интегрированием по известным (рассчитанным)

Подставляя значение / к 0 из (3.48) в (3.46), получаем выражение

Рис. 3.12. Аппроксимация импульса коллекторного тока треугольником.

Вводим понятие коэффициента регенерации (устойчи­ вости) колебаний. Этот коэффициент является одним из важнейших безразмерных коэффициентов автогенератора, характеризующих его режим. Он показывает, во сколько раз может быть уменьшена добротность колебательной си­ стемы по сравнению с ее исходным значением, чтобы авто­ генератор оказался на границе срыва автоколебаний.

При относительно низких частотах, когда крутизну ха­ рактеристики транзистора можно считать пропорциональ­ ной току коллектора, коэффициент регенерации определит­ ся соотношением

кой частоте (/ = 5 • 10е Гц), эксперимент хорошо согласует­ ся с расчетом.

6)

Рис 3.15. Схема автогенератора с буферным каскадом:

а — с общей базой; б — с общим эмиттером

Для уменьшения реакции рабочей нагрузки на частоту и колебательный режим автогенератора применяется бу­ ферный каскад (рис. 3.15) Сопротивление л э д (рис. 3.15, а) включено для того, чтобы входное сопротивление буферного каскада было значительно больше параллельного ему вход­ ного сопротивления колебательной системы автогенератора Тогда, считая входное сопротивление буферного транзи стора равным сопротивлению г э д , можно записать

'»-""М«Ьг (3'54)

Для того чтобы реакция буферного каскада на режим авто­ генератора была незначительной, необходимо выполнение

условия пк ^ 20-г-ЗО.

При расчете цепей автогенератора под емкостью С 8 (формулы (3.2) и (3.6)] следует понимать суммарное значение емкостей С„' и С„\т . е. С 3 = С 8 'С 8 7(С„' + С„*). Емкость С с в схеме нарис. 3.15,6 служит также для ослабления связи буферного каскада с контуром автогенератора.

3.4.ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМА АВТОГЕНЕРАТОРА

НА НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ЕГО ЧАСТОТЫ

Частота автогенератора отличается от собственной ча­ стоты колебательной системы (3.15) из-за реактивных и активных сопротивлений, вносимых транзистором. Отно­ сительное значение частотной поправки за счет этой реак­ тивности определяется выражениями (3.37), (3.41), (3.43). Изменение режима автогенератора изменением питающих напряжений приведет к изменению параметров транзисто­ ра, входящих в формулы для частотных поправок, что обус­ ловит изменение частоты генерирования. Хотя при наличии коррекции фазы абсолютное значение частотной поправки определяется сравнительно простым выражением (3.43) (величина Р, входящая в (3.37), при коррекции фазы от­ носительно мала и ею можно пренебречь), зависимость Р от величины питающих напряжений может быть значитель­ ной. Поэтому при расчете дестабилизирующего влияния питающих напряжений следует брать производную от (3.37). Из величин, входящих в (3.37), не зависящими от режима следует считать крутизну характеристики 5 Д [так как ве­ личина ее определяется условием баланса амплитуд (3.38)] и добротность Q.

Поскольку высокочастотное напряжение между коллек­ тором и базой значительно меньше постоянного напряжения

зависимостью только от постоянного коллекторного напря­ жения. Эту зависимость можно определить по соответству­ ющим характеристикам, свойственным данному транзисто­ ру. Другие величины, входящие в формулу (3.32), практи­ чески не зависят от величины коллекторного напряжения. 103