РАСЧЕТ КВАРЦЕВОГО АВТОГЕНЕРАТОРА
2.1 Схема автогенератора
Схема автогенератора изображена на рисунке 4, рабочая частота автогенератора 3125 кГц. В качестве активного элемента в схеме автогенератора будет применен биполярный транзистор КТ 315Б, т.к. он обеспечивает требуемую выходную мощность и может работать на рассчитываемой частоте. Параметры транзистора приведены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
Рис. 4.
Автогенератор представляет собой емкостную трёхточку, которая образована транзистором VT1, кварцевым резонатором ZQ1, выполняющим роль индуктивности, и конденсаторами С2 и С3. Резисторы R1, R2, R3 обеспечивают внешнее и автоматическое смещение для транзистора. Конденсатор С1 служит для блокировки резистора R3 на рабочей частоте, что исключает отрицательную обратную связь. Дроссель L к включен для того, чтобы не зашунтировать трёхточку через источник питания Eк.
2.2 Расчёт по постоянному току.
Задаём постоянную составляющую коллекторного тока IК0,напряжение между коллектором и эмиттером ЕКЭ и напряжение на эмиттере ЕЭ исходя из рекомендаций, в которых IК0 = (3 …10) mA, ЕКЭ = (3…10) B и ЕЭ = (2…3) B.
IК0 = 5 mA, ЕКЭ = 7 B и ЕЭ = 2 B.
Рассчитываем сопротивление автосмещения в эмиттерной цепи
R3 =ЕЭ / IК0 = 2/ 5 ∙ 10-3 = 400 Ом
Выбираем стандартное значение сопротивления R3 = 430 Ом.
Рассчитываем напряжение источника питания
EK = ЕКЭ + ЕЭ = 7 + 2 = 9 B.
Определяем ток базы
IБ0 = IК0 /β0 =5 ∙ 10–3 / 100 = 50 мкА,
где β0 – коэффициент передачи тока транзистора.
Задаём ток делителя напряжения цепи фиксированного смещения
IДЕЛ = (10…20) ∙ IБ0 = 10 ∙ 50 ∙10-6 = 500 мА.
Определяем сопротивление делителя напряжения
RДЕЛ = R1 + R2 =EK / IДЕЛ = 9 / 500 ∙ 10-6 = 18 кОм.
Определим напряжение смещения на базе транзистора
ЕБ = ЕЭ +0.7 = 2 + 0.7 = 2.7 В.
Найдем значения сопротивлений R1 и R2
R1 = ЕБ / IДЕЛ = 2.7 / 500 ∙ 10-6 = 5.4 кОм, R2 = RДЕЛ – R2 = 18 – 5.4 = 12.6 кОм.
Выбираем стандартные значения сопротивлений R1 и R2:
R1 = 5.6 кОм, R2= 12 кОм.
2.3 Расчёт по переменному току.
Определяем крутизну транзистора: S = ,
где - высокочастотное сопротивление базы, - сопротивление эмиттерного перехода.
= τК / СК = 500 ∙ 10-12 / 7 ∙ 10-12 = 71.43 Ом,
где τК – постоянная времени цепи обратной связи, СК – ёмкость коллекторного перехода
= 26 / IК0 = 26 / 5 = 5.2 Ом.
S = 100 / ( 71.43 + 100 ∙ 5.2) = 169 мА/В.
Зададим коэффициент регенерации GP = (3…7) = 5 и определим управляющее сопротивление
RУ = GP / S = 5 / 169 ∙ 10-3 = 29.6 Ом.
Зададим коэффициент обратной связи автогенератора К’ОС = С3 / С2 = 1 и вычислим реактивное сопротивление емкости С3
X3 = = = 27.5 Ом,
где rкв - сопротивление кварцевого резонатора, которое находится по формуле
rкв = 1 / ω ∙ Ck ∙ Qk = 1 / 2 ∙ π ∙ 3.125 ∙ 106 ∙ 1 ∙ 10-15 ∙ 2 ∙ 106 = 25.5 Ом.
Ck - емкость кварцевого резонатора, Qk – додротность кварцевого резонатора.
Найдем емкость конденсаторов С2 и С3
С2 = С3 = 1 / ωкв ∙ X3 = 1 / 2 ∙ π ∙ 3.125 ∙ 106 ∙ 27.5 = 1.85 нФ.
Стандартное значение: С2 = С3 = 2 нФ.
Вычислим ёмкость блокировочного конденсатора
С1 = (10…20) = 20 / 2 ∙ π ∙ 3.125 ∙ 106 ∙ 5.2 = 196 нФ,
стандартное значение С1 = 220 нФ.
Рассчитаем индуктивность блокировочного дросселя
Lk = (20…30) = 20 ∙ 27.5 / 2 ∙ π ∙ 3.125 ∙ 106 = 28 мкГн.
Определим необходимость дросселя LБ из условия
R1 ∙ R2 / (R1 + R2 ) ≥ (20…30) ∙ X2,
если оно не выполняется, то дроссель необходим.
Проверка 5.6 ∙ 103 ∙ 12 ∙ 103 ≥ 25 ∙ 27.5 67200 ≥ 687.5
Условие выполняется, следовательно, дроссель не нужен.
2.4 Энергетический расчёт автогенератора.
Определим коэффициент Берга γ1 = 1 / Gp и через него коэффициенты α0 и α1.
γ1 = 1 / Gp = 1 / 5 = 0.2; θ = 60˚; γ0 = 0.11; α0 = 0.21; α1= 0.4.
Вычисляем амплитуду импульса коллекторного тока
Imk = Ik0 / α0(θ) = 5 ∙ 10-3 / 0.21 = 23.8 mA.
Проверяем условие Imk < Imk доп, 23.8 mA < 100 mA.
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока
Ik1 =α1(θ) ∙ Imk = 0.4 ∙ 23.8 ∙ 10-3 = 9.5 mA.
Рассчитываем амплитуду напряжения на базе транзистора
UmБ = Ik1 ∙ Ry = 9.5 ∙ 10-3 ∙ 29.6 = 0.282 B.
Вычисляем модуль коэффициента обратной связи
= = 0.73.
Находим амплитуду напряжения на коллекторе
Umk = = 0.282 / 0.73 = 0.386 B.
Определяем мощность, потребляемую от источника коллекторной цепью
P0 = Ik0 ∙ EКЭ = 5 ∙ 10-3 ∙ 7 = 35 мВт;
мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором
Pкв = 0.5 ∙ ( UmБ / X2 ) 2 ∙ rкв = 0.5 ∙ ( 0.282 / 27.5 ) 2 ∙ 25.5 = 1.34 мВт;
Проверяем условие Pкв < Pкв доп, где Pкв доп - допустимая мощность рассеиваемая на кварцевом резонаторе, 1.34 мВт < 100 мВт.
мощность, рассеиваемая транзистором
Pk = P0 – Pкв = 35 – 1,34 = 33.66 мВт;
Проверяем условие Pк < Pк доп, где Pк доп – допустимая мощность рассеиваемая транзистором, 33.66 мВт < 150 мВт.
Оценим величину допустимого сопротивления нагрузки
R н доп ≥ 5 ∙ U2mk / Pкв = 5 ∙ 0.3862 / 1.34 ∙ 10-3 = 556 Ом.
Из условия, что будет потребляться мощность
Pн = 0.1 ∙ Pкв = 0.1 ∙ 1.34 = 0.134 мВт найдем к.п.д. автогенератора
η =Pн / P0 = ( 0.134 / 35 ) ∙ 100% = 0.14 %.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (387)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |