В зависимости от максимальной мощности рассеивания биполярные транзисторы делятся на:
1. малой мощности — Pmax ≤ 0,3 Вт;
2. средней мощности — 0,3 <Pmax ≤ 1,5 Вт;
3. большой мощности — Pmax> 1,5 Вт.
В зависимости от значения граничной частоты коэффициента передачи тока на транзисторы:
1. низкой частоты – fгр ≤ 3 МГц;
2. средней частоты – 3 МГц <fгр ≤ 30 МГц;
3. высокой частоты — 30 МГц <fгр ≤ 300 МГц;
4. сверхвысокой частоты (СВЧ-транзисторы) — fгр> 300 МГц.
|
| ||||||||||
Рис. 14 - Принципиальная схема автогенератора
, где - омическое сопротивление базы, - сопротивление рекомбинации.
, где - крутизна по эмиттерному переходу,.
В автогенераторах для получения высокой стабильности частоты рекомендуется выбирать, тогда
Следовательно,
Определим граничную частоту по крутизне:
Поскольку выполняется условие, то мы можем считать наш транзистор неинерционным и можем применять изложенную ниже методику расчета автогенератора.
Выбираем напряжение источника питания
Задаемся напряжением источника питания
Задаемся углом отсечки, тогда
Определим максимально допустимый коэффициент обратной связи:
Таким образом, наиболее жесткие требования по коэффициенту обратной связи определяются допустимым током.
Как было сказано выше, в автогенераторах считается оптимальным режим с. Мы задались значением (при угле отсечки), определим коэффициент обратной связи, необходимый для обеспечения данного режима:
Задаемся.
Определим следующие параметры, характеризующие режим работы:
Амплитуда напряжения возбуждения:
Амплитуда коллекторного напряжения:
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
Высота импульса коллекторного тока:
Постоянный ток коллектора:
Максимальное обратное напряжение между базой и эмиттером:
Мощность, отдаваемая цепью коллектора:
Мощность, рассеиваемая коллектором:
Для получения заданного режима требуется нагрузка с проводимостью, равной:
Расчет управителя частоты на варикапе и КС АГ
Теперь произведем расчет параметров колебательной системы.
Эквивалентная схема автогенератора приведена на рис. 15.
Рис. 15 - Эквивалентная схема автогенератора
Выбираем емкость колебательной системы
Тогда индуктивность колебательной системы найдем по формуле:
Полученное значение удовлетворяет условию, что на частотах менее 150МГц индуктивность должна быть выполнена в виде катушек и иметь величину > 50нГн
Тогда характеристическое сопротивление контура определится следующим образом:
Его величина должна укладываться, что тоже выполняется.
Задаемся ненагруженной добротностью
Задаемся
Тогда:,
Находим коэффициент включения транзистора в контур:
частичное включение в контур варикапа влияние дестабилизирующих факторов.
Определим затухания нагруженного контура:
Соответственно, добротность нагруженного контура составит:
, для автогенераторов приемлемой считается добротность
, т.е. наша колебательная система удовлетворяет этому требованию.
Произведем расчет номиналов элементов колебательной системы:
Выбираем варикап: VD - КВ 110А.
Отметим некоторые его параметры:
Необходимое условие при выборе варикапа и.
Проверим эти условия:
.
Задаемся емкостью варикапа
Тогда, т.к.,то из следует, что и её
.
Коэффициент перекрытия:
задаемся напряжением смещения на варикапе
Определение относительной девиации частоты при неполном включении варикапа в КС:
где - показатель степени с учетом отрицательного знака.
;;
- относительное модулирующее напряжение.
.
Условие, предъявляемое к девиации
, выполняется
Коэффициент нелинейных искажений:
Относительное смещение частоты:
Определим требуемое сопротивление на нагрузку автогенератора:
Мощность на нагрузке
Условие выполняется, АГ рассчитан правильно.
Расчет цепи питания АГ
Рис. 16
Схема цепи питания АГ изображена на рис.16.
Задаемся сопротивлением:. Выбираем из стандартного ряда сопротивлений. Т.к. сопротивление мало, в цепь между эмиттером и цепью стабилизации включаем дроссель:
.
Сопротивление делителя должно удовлетворять следующему условию:
При этом левая часть равенства служит для обеспечения высокой добротности колебательной системы, а правая - термостабилизации. Задаемся сопротивлением делителя
Постоянный ток базы равен:
Постоянный ток эмиттера равен:
Найдем номинал резистора:
Выбираем из стандартного ряда сопротивлений Е192, тогда
Выбираем из стандартного ряда сопротивлений Е192, тогда
Емкость конденсатора найдем из условий:
; левая часть служит для обеспечения необходимой фильтрации колебательной системы, правая - для устранения прерывистой генерации. Задаемся емкостью согласно Е48.
Теперь рассчитаем номинал блокировочного конденсатора:
.
Задаемся емкостью согласно Е24
Расчет цепи смещения варикапа
Схема смещения варикапа изображена на рис. 17.
Рис. 17 - Схема смещения варикапа
Необходимо задаться током делителя напряжения для обеспечения напряжения на варикапе.
.
Выбираем
Резисторы делителя:
Так как небольшой величины, то включается дроссель, который рассчитывается из следующих соображений:
;
,
где - верхняя частота модуляции.
Разделительный конденсатор, подключаемый к источнику модулирующего напряжения, выбирается:
где - нижняя частота модуляции.
Разделительный конденсатор, подключаемый между Коллектором и КС, рассчитывается на средней частоте ЧМ сигнала:
При этом на верхней модулирующей частоте должно выполняться неравенство:
где
Блокировочный конденсатор
