|
Произведем расчет корректирующей цепочки.
Граничные частоты:
Активная часть коллекторной емкости и сопротивление потерь в базе:
Рассчитаем элементы корректирующей цепочки:
Эффективность применения корректирующей цепи зависит от соотношения между Rкор и Rз – требуется выполнение условия Rкор<Rз. Данное условие выполняется.
Цепь коррекции меняет крутизну переходной характеристики. Рассчитаем её с учетом корректирующей цепочки.
Расчет электрического режима работы транзистора. Учитывая необходимый баланс по самовозбуждению, а так же условие баланса активных мощностей следует, что в стационарном режиме колебаний γ1(θ)=0,2…0,3. Тогда выбираем угол отсечки θ=60˚
Значения коэффициентов Берга для угла отсечки θ=60˚:α0=0,218; α1=0,391; γ0=0,109.
Выберем значение коэффициента обратной связи. Наибольшая стабильность частоты в транзисторном автогенераторе получается при Kос=1…3. Обычно в задающих автогенераторах на биполярных транзисторах выбирают Kос=1.
Рассчитаем основные параметры генератора:
амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
амплитуда постоянной составляющей коллекторного тока:
амплитуды первой гармоники напряжения на базе и коллекторе транзистора с коррекцией:
сопротивление нагрузки транзистора:
колебательная, потребляемая и рассеиваемая в транзисторе мощности:
рассеиваемая мощность не превышает допустимого значения 22,1мВт<225 мВт.
электронный КПД:
напряжение смещения на базе:
необходимо чтобы
условие выполняется.
Рассчитаем напряженность режима x, напряженность граничного режима xгр и сравним их, должно выполняться неравенство:
данное условие выполняется.
Расчет колебательной системы. Колебательная система автогенератора состоит из контура C1, C2, C3 и Qz.
Параметры кварцевого резонатора РКМ-14:
- Диапазон частот fр, МГц
5…300
- Добротность Q, 103
12
- Сопротивление кварца rкв, Ом
10
-
Шунтирующая емкость C0, пФ
2
Характеристическое сопротивление кварца:
частота колебаний равна резонансной частоте системы:
из чего следует, что суммарная емкость контура:
сопротивление контура при резонансе:
коэффициент включения контура к транзистору:
Одна из емкостей делителя (с учетом емкостной связи с нагрузкой):
C`2=CS/p=0,01·10-12/1,79·10-4=55,9·10-12 Ф;
другая емкость делителя:
C1=C`2/Kос=55,9·10-12/1=55,9·10-12 Ф;
тогда:
Чтобы сопротивление нагрузки R`н, пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно
добротности контура, нужно выполнить условие R`н>>Rн. На практике достаточно, чтобы R`н=3Rн,
обычно Rн = 50 Ом. Тогда R`н=150 Ом.
Добротность последовательной цепочки CсвRн:
емкость связи:
емкость связи, пересчитанная в параллельную к емкости C2:
емкость делителя (без учета емкости связи с нагрузкой):
Расчет цепи смещения.
Чтобы делитель R1R2 не шунтировал колебательную систему, должно выполнятся неравенство Rр(CΣ/C1)2<<Rист.
Расчет цепи питания. Значение сопротивления Rбл выбирают равным (5…10)Rк.
сопротивление емкости блокировочного конденсатора Cбл1 на рабочей частоте должно быть много меньше внутреннего сопротивления источника питания, выбираем 1/2πfрСбл=0,1 Ом. Тогда:
напряжение питания:
Обозначения элементов в расчете соответствует обозначениям на схеме (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 – Принципиальная электрическая схема кварцевого автогенератора.
6 РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАКТА
6.1 Расчет оконечного каскада усилительного каскада
Произведем расчет оконечного каскада усилителя исходя из предъявляемых к нему требований: выходная мощность 0,1 Вт, частота 7,5 ГГц.
Руководствуясь исходными данными, выбираем транзистор 3П602Д-2, со следующими характеристиками:
- uраничная частота ft, ГГц
12;
- rрутизна переходной характеристики S, А/В
0,1;
- напряжение отсечки Eотс, В
-5,1;
- yапряжение отсечки затвора Eотс з, В
0,5;
- уапряжение Eс0, В
0,65;
- cопротивление насыщения rнас, Ом
3;
- допустимое напряжение стока Uс доп, В
7,5;
- допустимое напряжение на затворе Eзи доп, В
3,5;
- допустимая температура tдоп
130;
- допустимая мощность рассеяния Pрас. доп, Вт
1,35;
- контактная разность потенциалов Uφ, В
0,8;
- емкость затвор-канал Сзк, пФ
1,3;
- емкость сток-затвор Ссз, пФ
0,4;
- емкость сток-канал Сск, пФ
0,08;
- сопротивление истока rз, Ом
1;
- сопротивление истока rи, Ом
1,25;
- сопротивление стока rс, Ом
1,5;
- сопротивление канала rк, Ом
5;
- индуктивность исток Lи, нГн
0,075;
Произведем расчет электрического режима работы транзистора. Расчет производится по методике приведенной в [6].
Существует ограничение на максимально допустимое значение напряжение на стоке Uс доп, тогда должно выполнятся неравенство:
пусть Ec=4 В.
Для достижения наибольшего коэффициента усиления по мощности угол отсечки тока стока θ выбираем равным 180˚ (режим А).
Определим амплитуду первой гармоники тока стока:
где мощность Pс1 задают в 1,1…1,2 раза больше мощности требуемой в нагрузке Pн. Из предварительного расчета мощность излучения должна быть 30 мВт, но так как существуют потери в выходной колебательной системе и в волноводном тракте мощность оконечного каскада должна быть больше.
Затухание в волноводе α=0,0794 дБ/м, длина волноводной линии 30·2 м. Тогда общее затухание в волноводном тракте:
КПД выходной колебательной системы обычно не меньше 95%, тогда мощность выходного каскада должна быть:
то есть выходная мощность, с учетом небольшого запаса, составит Рн=100 мВт. Одновременно Pс1 не должна превышать Pс max. Примем Pс1=1,1·Pн=1,1·0,1=0,11 Вт. Коэффициенты Берга для угла отсечки θ=180˚: α0=0,5; α1=0,5; γ0=1; γ1=1.
Тогда:
Рассчитаем амплитуду первой гармоники напряжения на стоке в граничном режиме:
Находим эквивалентное сопротивление нагрузки:
Постоянная составляющая тока стока и мощность потребляемую от источника питания:
Определяем усредненные по первой гармонике емкости Сзк и Ссз:
где
тогда:
Рассчитаем усредненное значение сопротивления канала по первой гармонике:
где
тогда:
Для расчета сопротивления rс0, характеризующего влияние обратной связи в полевых транзисторах с барьером Шотки, сначала определим несколько вспомогательных коэффициентов:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.