Оглавление
Описание работы устройства. 3
LC-генератор с трансформаторной обратной связью. 3
Условия задания. 5
Параметры транзисторов. 5
Расчёт параметров схемы.. 6
Компьютерное моделирование генератора. 9
Вывод. 10
Список использованной литературы.. 11
Описание работы устройства
Генераторы синусоидальных колебаний осуществляют преобразования энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты.
Генераторы синусоидальных колебаний выполняют с колебательным LC -контуром и частотно-зависимыми RC -цепями.
LC -генераторы предназначены для генерирования сигналов высокой частоты – свыше нескольких десятков килогерц – а RC -генераторы используются на низких частотах – вплоть до одного герца.
Генераторы LC -типа основаны на использовании избирательных LC -усилителей.
Частотная избирательность усилителей создаёт высокую помехозащищённость систем, работающих на фиксированных частотах, что широко используется в устройствах автоматического управления и контроля. На способности выделения с помощью избирательных усилителей фиксированы гармонических составляющих из широкого спектра частот входного сигнала основана работа ряда измерительных устройств промышленной электроники. Избирательные усилители широко распространены в радиоприёмных и телевизионных устройствах, а также в многоканальных системах связи. Здесь они решают задачу настройки приёмного устройства на фиксированную частоту принимаемой ситуации, не пропуская сигналы других частот.
Схемная реализация LC -генераторов достаточно разнообразна. Они могут отличаться способами включения в усилитель колебательного контура и создания в нём положительной обратной связи.
Рассмотрим схемы генераторов LC с колебательным контуром.
LC-генератор с трансформаторной обратной связью.
Усилительный каскад (рис. 1.) выполнен на транзисторе ОЭ с известными элементами R1, R2, RЭ, CЭ предназначены для задания режима покоя и температурной стабилизации. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора.
Параметрами колебательного контура является ёмкость конденсатора C и индуктивности L первичной обмотки w1 трансформатора. Сигнал обратной связи снимается с вторичной обмоткой w2, индуктивно связанной с обмоткой w1 и подаётся на вход транзистора. Отклонение 
Рис. 1. Схема генератора с трансформаторной обратной связью
Сигнал обратной связи может быть снят непосредственно с колебательного контура.
Ввиду зависимости величин L, C колебательного контура и параметров транзистора от температуры наблюдается зависимость от температуры и частоты f. В условиях постоянства температуры нестабильность частоты вызвана изменением дифференциальных параметров транзистора в зависимости от изменения положения точки покоя усилительного каскада, что в частности, обуславливает необходимость его стабилизации. Наибольшая стабильность частоты достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты обуславливается тем, что кварцевый резонатор, являясь эквивалентом последовательного колебательного контура, обладает высокой добротностью.
Генераторы LC -типа реализуются в виде гибридных интегральных микросхем, в которых реактивные элементы L, C применяют в качестве навесных.
Условия задания
LC -генератор построен с помощью транзистора КТ315Г, генератор с обратной связью.
Рабочая частота f = 500 кГц Входное напряжение U = 12 В
Параметры транзисторов
| Наимен. | тип | Uкбо(и),В | Uкэо(и), В | Iкmax(и), мА | Pкmax(т), Вт | h21э | Iкбо, мкА | fгр., МГц | Кш, Дб |
| КТ315А | n-p-n | 0.15 | 30-120 | 0.5 | - | ||||
| КТ315Б | 0.15 | 50-350 | 0.5 | - | |||||
| КТ315В | 0.15 | 30-120 | 0.5 | - | |||||
| КТ315Г | 0.15 | 50-350 | 0.5 | - | |||||
| КТ315Г1 | 0.15 | 100-350 | 0.5 | - | |||||
| КТ315Д | 0.15 | 20-90 | 0.6 | - | |||||
| КТ315Е | 0.15 | 50-350 | 0.6 | - | |||||
| КТ315Ж | 0.1 | 30-250 | 0.01 | - | |||||
| КТ315И | 0.1 | 0.1 | - | ||||||
| КТ315Н | 0.1 | 50-350 | 0.6 | - | |||||
| КТ315Р | 0.1 | 150-350 | 0.5 | - |
| Uкбо | - Максимально допустимое напряжение коллектор-база |
| Uкбои | - Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база |
| Uкэо | - Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер |
| Uкэои | - Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер |
| Iкmax | - Максимально допустимый постоянный ток коллектора |
| Iкmax и | - Максимально допустимый импульсный ток коллектора |
| Pкmax | - Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода |
| Pкmax т | - Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом |
| h21э | - Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером |
| Iкбо | - Обратный ток коллектора |
| fгр | - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером |
| Кш | - коэффициент шума биполярного транзистора |
Расчет параметров схемы.
Для нахождения тока на коллекторе необходимо построить график зависимости напряжения от этого тока с учётом, что максимальная допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода составляет 150 мВ (см. параметры транзисторов в таблице). После построения графика (рис. 4.) к нему нужно провести касательную, проходящую через точку на оси абсцисс 12 В, эта точка соответствует входному значению напряжения, данного в задании курсовой работы. Точка пересечения касательной с осью ординат даст номинальное значение коллекторного тока. Для нормальной работы транзистора ток на коллекторе берётся в четыре - пять раз меньше.
Рис. 4. График зависимости тока на коллекторе от напряжения
С учётом термостабилизации напряжение на коллекторе 
, напряжение питания распределяется между напряжением коллектора и эммитера в пропорции 10 к 1 – это применимо к более мягким условиям эксплуатации, а, например, для более жёстких условий – большой разброс рабочих температур – на коллектор подаётся 80% от входного напряжения.
По найденному из графика значению 
и взятому 
из выше изложенных условий можно найти значение сопротивления на коллекторе:
.
связано с значением индуктивности в цепи и ёмкости эммитера следующим выражением: 
, где значение корня является волновым сопротивлением цепи 
.
Найдя значение волнового сопротивления, и, зная, что по условию частота работы генератора составляет 250 кГц, можно составить систему уравнений.
Решив систему, получаем значения емкости конденсатора С и параметра индуктивности L:
Статический коэффициент передачи тока 
биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером выбирается близким к наименьшему значению или приравнивается к нему самому. С помощью и уже известного значения тока на коллекторе находится ток базы. Ток, проходящий через сопротивление 
, берётся в четыре раза больше. Отсюда по первому закону Кирхгофа находится ток на резисторе 
.
Используя закон Ома, находятся сопротивления резисторов 
, , , необходимые параметры цепи были посчитаны выше.
Полученные расчётные значения:
Компьютерное моделирование генератора
Для проверки работоспособности генератора был использован компьютерный пакет OrCad. При помощи его были получены график напряжения на коллекторе (рис. 5.), а также построена электрическая схема со всеми расчётными параметрами (рис. 6.). При моделировании были приняты некоторые допущения, например, отечественный транзистор КТ315 был заменён моделью Q2N3906, как наиболее схожим с ним.
Рис. 5. Графики напряжений на коллекторе транзистора КТ315Г
Рис. 6. Схема
Вывод
В соответствии с заданием разработан LC-генератор с обратной связью на транзисторе КТ315Г. Форма колебаний напряжений синусоидальна, среднее значение напряжения на коллекторе составляет 12 В при входном напряжении 12 В, его амплитуда равна 15 В. Рабочая частота соответствует требованиям условия задания и равна 500 кГц.
Список использованной литературы
1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1982.
2. Горбачёв Г.Н. Промышленная электроника: учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
3. Адамьян Ю.Э., Черняев И.В., Михайлов Ю.А. Информационно-измерительная техника и электроника: лабораторный практикум. – СПб.: СпбГПУ, 2001.
4. Изъюрова Г.И. Приборы и устройства промышленной электроники. – М., Высшая школа, 1975.