Расчет коллекторной цепи

Составление блок-схемы передатчика

Составление блок-схемы передатчика начинается с выходного каскада начинается с выходного каскада. Данные, определяющие его мощность, содержатся в задании. Также задается колебательная мощность в антенне в режиме несущей частоты. В данном передатчике необходимо применить умножитель частоты, в качестве которого может работать предоконечный или дополнительный предварительный каскад, включаемый между возбудителем и предоконечным каскадом. Вид блок-схемы передатчика с частотной модуляцией представлен на рисунке:

Техническое задание:

Требуется произвести расчет передатчика, работающего на 120 МГц.

Вид модуляции – частотная (ЧМ)

Максимальная девиация частоты – 100 кГц

Вид передаваемых сообщений – аудиосигналы

Мощность передатчика – 100 Вт

Расчет выходного каскада

Для работы в выходном каскаде выберем транзистор

Приведем его характеристики.

Тип – кремниевый n‑канальный высокочастотный МОП – транзистор вертикальной структуры, выполненный по технологии с двойной диффузией, рекомендован производителем для применения в промышленных устройствах в КВ\УКВ диапазоне.

Достоинства:

– высокий коэффициент усиления по мощности (19 дБ на 108 МГц)

– низкие интермодуляционные искажения

– высокая температурная стабильность

– устойчивость при работе на согласованную нагрузку.

Технические характеристики:

Пробойное напряжение сток-исток > 110 В

Ток утечки сток-исток (при = 50 В, =0) < 2,5 мА

Ток утечки затвор-исток (при = 20 В) < 1 мкА

Крутизна линии граничного режима 4,5 – 6,2 См

Напряжение отсеки определим по проходной характеристике транзистора

Крутизна передаточной характеристики S = 5 См

Коэффициенты Берга, соответствующие выбранному углу отсечки ,

Расчетные данные

50 В

Ток стока 20 А

110 В

(данная величина рекомендована для УКВ-диапазона)

130 Вт

1. Коэффициент использования стокового напряжения

2. Амплитуда стокового напряжения:

3. Амплитуда первой гармоники стокового тока:

4. Амплитуда импульсов стокового тока:

5. Постоянная составляющая стокового тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки:

7. Напряжение возбуждения:

Напряжение смещения для угла отсечки = будет равно напряжению отсечки по паспорту транзистора, т.е. 3 В, тогда амплитуда напряжения на затворе будет равна 5,85 В.

7. Посчитаем входную мощность ГВВ:

8. Коэффициент усиления по мощности:

Таким образом, схема генератора с внешним возбуждением будет выглядеть так:

9. Выходное сопротивление транзистора:

Для согласования с пятидесятиомной нагрузкой нужна схема с неполным включением индуктивности, при этом, емкость конденсатора в колебательном контуре рекомендуется брать , а индуктивность катушки

Расчет модулятора

В проектируемом передатчике частотная модуляция будет получена из фазовой методом расстройки колебательного контура:

Схема модулятора выглядит следующим образом:

Выберем диод Д902. При напряжении смещения 5 В, его характеристика имеет достаточно большую крутизну и линейность. По графику для Д902 определяем

S=2 пФ/В.

Амплитуда возбуждения звуковой частоты – 1 В, значит максимальное изменение емкости составит 2 пФ. Начальная емкость при отсутствии сигнала ЗЧ составит

8 пФ.

В результате подбора параметров получены следующие величины:

Частота возбуждения: , т.е. рад/с

Коэффициент умножения – 10

Индуктивность:

Максимальное отклонение частоты от :

рад/с

Зададим добротностью колебательного контура, равной 20.

Величина фазовой модуляции:

рад

Девиация частоты при частоте модулирующего сигнала 15 кГц:

рад/с

Индекс модуляции, получаемый в фазовом модуляторе: M=0,307. При умножении частоты в 10 раз, индекс модуляции получится равным 3,07.

Выберем транзистор КТ312А. Он обладает следующими параметрами:

Расчет коллекторной цепи

Выбираем напряжение на коллекторе , зададим угол отсечки и определим коэффициенты разложения (, ).

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2. Амплитуда напряжения на коллекторе:

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

Выполним проверку условия – условие выполняется.

5. Постоянная составляющая постоянного тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

7. Мощность, потребляемая от источника питания:

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

При этом, мощность, рассеиваемая на коллекторе, меньше предельно допустимой.

9. КПД коллекторной цепи:

Расчет базовой цепи

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на высшей частоте:

Т.к. угол дрейфа меньше , то считаем, что и .

4. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

5. Модуль коэффициента передачи напряжения со входа на переход эмиттер-база:

6. Амплитуда напряжения возбуждения, требуемая от источника возбуждения:

7. Входное сопротивление:

8. Мощность возбуждения:

9. Первая гармоника тока базы:

10. Реальная величина тока базы:

Напряжение смещения, обеспечивающее заданный угол отсечки базового тока:

11. Максимальное значение положительного импульса тока базы:

12. Постоянная составляющая положительных импульсов тока базы:

13. Мощность рассеяния в цепи базы:

14. Рассчитаем сопротивления делителя напряжения цепи смещения и . Значения индуктивностей (кроме колебательного контура) должны быть такими, чтобы не предоставлять значительного сопротивления постоянному току, в то же время, блокируя переменную составляющую на частоте 10 МГц: