Расчет генератора с внешним возбуждением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

по дисциплине «Устройства генерирования и формирования сигналов»

Выполнил: Светлолобов М.А.

Содержание

1. Задание

2. Исходные данные

3. Решение

3.1 Расчет коллекторной цепи каскада

3.2 Расчет входной цепи транзистора

3.3 Расчет цепи смещения

3.4 Расчет входной цепи согласования

3.5 Расчет выходной цепи согласования

Библиографический список

1. Задание

Рассчитать усилитель мощности с цепями согласования и смещения как каскад транзисторного ГВВ с углом отсечки и общим эмиттером.

каскад генератор цепь конденсатор

2. Исходные данные

Рабочая частота мощность высокочастотного колебания в нагрузке выходное сопротивление источника возбуждения входное сопротивление нагрузки угол отсечки напряжение питания транзистор 2Т903А; ; ; ; ; ; ; ; .

Параметры 2Т903А:

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

3. Решение

3.1 Расчет коллекторной цепи каскада.

Выходная мощность на коллекторе транзистора усилителя Р₁ с учётом коэффициента полезного действия выходной цепи согласования з:

Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:

Максимальное напряжение на коллекторе:

.

Соблюдается условие: .

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Эквивалентное сопротивление нагрузки для критического режима транзистора R_эк.кр:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Соблюдается условие:

Соблюдается условие:

Мощность потребляемая от источника питания:

.

:

.

Соблюдается условие: .

Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при заданной полезной нагрузке (электронный кпд):

3.2 Расчет входной цепи транзистора.

Амплитудное значение тока базы:

где ч - поправочный коэффициент:

=

.

:

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе при работе транзистора с отсечкой:

Соблюдается условие:

Постоянная составляющая тока базы:

:

Для без инерционного транзистора (f_гр>>f): .

Рисунок 1. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора

Барьерная ёмкость активной части коллекторного перехода:

Индуктивность выводов по входу:

:

,

Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора:

Знак минус перед значением реактивного сопротивления указывает на емкостной характер полного входного сопротивления.

Модуль входного сопротивления:

Полученные значения будут использованы для расчёта входной цепи согласования.

Мощность возбуждения на рабочей частоте без учета потерь во входном согласующем контуре:

,

Коэффициент усиления по мощности транзистора на рабочей частоте:

Общая мощность, рассеиваемая транзистором:

3.3 Расчёт цепи смещения

Так как напряжение смещения полученное при расчёте Е_Б = -0,078 В имеет отрицательное значение, следовательно в цепи смещения необходим источник отрицательного напряжения.

Рисунок 2. Фрагмент схемы ГВВ с цепями смещения и питания

Падение напряжения на резисторе R_см2 составляет разность напряжений Е_п - Е_б. Ток делителя напряжения протекающий через R_см2 возьмём равным Если активные сопротивления катушек индуктивностей (дросселей) приравнять к нулю,

Падение напряжения на последовательном соединении подстроечного резистора R_{см п} и резистора R_см1 составляет разность напряжений Е_б - Е_см. Ток через них составляет 3 . Величину напряжения отрицательного источника питания цепи смещения выберем равной 5 Вольт.

Для Е_Б = 1 В:

В качестве подстроечного сопротивления R_{см п} возьмём резистор с номинальным сопротивлением 390 Ом. Тогда резистор R_см1 возьмём 820 Ом.

Произведём проверку диапазона регулирования напряжения Е_б по крайним значениям сопротивления подстроечного резистора R_{см п} = 390 Ом и 0 Ом при R_см1 = 820 Ом, R_см2 = 1,8 кОм.

Из выражений (1) и (2) выводим уравнение для напряжения смещения Е_Б:

Полученный диапазон регулирования напряжения смещения Е_Б от -0,5 В до +0,9 В, охватывает требуемое значение Е_Б = -0,422 В.

Максимальная мощность, выделяемая на резисторах равна:

Расчёт разделительных конденсаторов:

Расчёт блокировочных элементов:

Расчёт индуктивностей дросселей:

Так как , то

Так как , то

Расчет емкостей блокировочных конденсаторов:

3.4 Расчет входной цепи согласования

Задаемся величиной волнового сопротивления контура в пределах:

Примем

Определяем индуктивность контура:

Примем значение L_Э1 = 5,1 мкГн.

Рассчитываемая согласующая цепь изображена на рисунке 3, причем элементы L, L_Э, С_Э находятся в соотношении:

Рисунок 3. Входная цепь согласования

Индуктивность контура должна отвечать условию:

Соблюдается условие:

Определяем величину емкости конденсатора С_Э1:

Определяем величины емкостей конденсаторов С_вх1 и С_вх2, исходя из требуемых коэффициентов включения для согласования нагрузки с транзистором:

3.5 Расчет выходной цепи согласования

Задаемся величиной волнового сопротивления контура в пределах:

Примем

Определяем индуктивность контура:

Примем значение L_Э2 = 6,6 мкГн.

Рассчитываемая согласующая цепь изображена на рисунке 4, причем элементы L, L_Э, С_Э находятся в соотношении:

Рисунок 4. Выходная цепь согласования

Индуктивность контура должна отвечать условию:

Соблюдается условие:

Определяем величину емкости конденсатора С_Э2:

Определяем величины емкостей конденсаторов С_вых1 и С_вых2, исходя из требуемых коэффициентов включения для согласования нагрузки с транзистором:

Конденсаторы С_э отделяют источник и нагрузку по постоянному току от цепей смещения и питания транзистора, поэтому разделительные конденсаторы рассчитанные ранее применять не будем.

Необходимо учесть Х_вх во входной цепи согласования и С_к в выходной цепи согласования.

Для входной цепи согласования:

Реактивная часть полного входного сопротивления Х_ВХ = - 25,15 Ом имеет отрицательное значение, что свидетельствует об емкостной реакции. Для её компенсации необходимо соответственно реакции уменьшить во входной цепи согласования ёмкость конденсатора подключаемого к общей точке параллельно базо-эмиттерному переходу.

Примем

Для выходной цепи согласования:

Подключение резистора R_ДОП напрямую от базы транзистора к общей точке может нарушить заданный в расчёте режим смещения (Е_Б). Поэтому его необходимо подключить через конденсатор.

Рассчитанная схема усилителя мощности высокой частоты показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Рассчитанная схема усилителя мощности высокой частоты

Библиографический список

1. Радиопередающие устройства: Учебное пособие / И.В. Хоменко, А.К. Ельцов, А.Б. Ионов - ОмГТУ, 2014. - 72 с.

2. Устройства генерирования и формирования сигналов: Учебное пособие / А.К. Ельцов, А.Б. Ионов, И.В. Хоменко. - Омск. - Изд-во ОмГТУ, - 2011, - 80с.

3. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2000. - 656 с.

4. Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru