Разработка радиопередающего устройства для передачи информации посредством частотной модуляции, страница 5

Максимальное допустимое напряжение на коллекторе................................................................................................................................................. U_{к max}=15 В

Максимальный допустимый ток коллектора.................................................................................................................................................. I_{к max}=20 мА

Барьерная емкость коллекторного перехода......................................................................................................................................... С_к=190 пФ

Сопротивление базы........................................................................................................................................... r_б=0.3 Ом

Напряжение отсечки....................................................................................................................................... Е_отс=0.7 В

Постоянная времени коллекторного перехода..................................................................................................................................... τ_к=3.8∙10^-12 с

Задаемся следующими величинами:

Е_к=0.4∙U_{к max}=0.4∙15=6  В

I_км=0.3∙I_{к max}=0.3∙20∙10^–3=6  мА

Выберем параметр регенерации П_р=2.5, тогда:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Сопротивление базы транзистора:

Входное сопротивление:

Средняя крутизна:

Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения:

Эквивалентное сопротивление нагрузки:

Коэффициент обратной связи:

Сравниваем полученный коэффициент с коэффициентами обратной связи, соответствующими работе АЭ в предельных режимах по току, напряжению и мощности рассеяния:

где g₁ – коэффициент формы тока:

Таким образом, коэффициент K_ос удовлетворяет неравенству:

Напряжение на базе:

U_б=К_ос∙U_к1=0.058∙4.65=0.27  B

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Получили, что условие P_кpac ≤ P_{к max} выполняется.

Для улучшения стабильности частоты целесообразно выбрать контур с высокой добротностью (Q=100).

Определим добротность нагруженного контура. Приняв коэффициент k’=0.9, получим Q_н=k’∙Q=0.9∙100=90.

Далее определяем проводимость:

Проводимость эквивалентной нагрузки:

Сопротивление нагрузки:

Зададимся сопротивлением емкости С₂:

r_вх >> X_C2 >>

1055 >> X_С2 >> 3.78∙10^–2

Принимаем X_С2=1 Ом.

На частоте генерации f_ГУНср=19.067 МГц определим величину емкости С₂:

Далее, зная r`=19.4, можем найти индуктивность:

Найдем значение и сопротивление емкости С₁:

С₁=K_oc∙C₂=0.058∙8.347∙10^–9=0.484  нФ

Определим емкость С₃:

X_C3=r–(X_C1+X_C2)=19.4–(17.683+1)=0.717  Ом

Найдем значение разделительной емкости из условия X_Cp << R_н:

Найдем значение блокировочной индуктивности из условия X_Lбл >> R_эн:

X_Lбл=30∙R_эн=30∙1631=48 930  Ом

Найдем значение блокировочной емкости из условия X_Сбл << X_Lбл:

Сопротивление эмиттера:

Определим емкость эмиттерного перехода из двойного неравенства:

1/w << R_э∙С_э << 2Q_н/w

8.347∙10^­–9<< R_э∙С_э << 1.502∙10^–6

Отсюда R_э∙С_э=7.552∙10^–7.

Амплитуда первой гармоники базового напряжения:

Постоянная составляющая токов базы и эмиттера:

Напряжение смещения на базе транзистора:

Напряжение питания:

Ток базового делителя:

I_дел=(5...10)∙I_б0=10∙61.28∙10^–6=6.128∙10^–4 A

Суммарное сопротивление резисторов R₁ и R₂:

Далее из двойного неравенства найдем сопротивление базового делителя, а также резисторов R₁ и R₂:

r_вх << R_б+ << b∙R_э

1067 << R_б+(R₁ || R₂) << 37 692

 R_общ=R_б+(R₁ || R₂)=20 кОм

Из выражения E_cм=I_дел∙R₂–I_б0∙R_общ–R_э∙I_э0 выразим R₂:

R_б=R_общ–R₁ || R₂=20∙10³–3409=16 591 Ом

4.3.2 Расчет цепи управления

Рисунок 9 – Принципиальная схема генератора, управляемого напряжением

Относительная девиация частоты:

Управляемым элементом в автогенераторе является варикап КВ106А. Основные параметры варикапа:

Максимальное обратное напряжение................................................................................................................................... U_вmax=120 B

Максимальная емкость....................................................................................................................................... C_max=50 пФ

Минимальная емкость........................................................................................................................................ С_min=20 пФ

Предельная рабочая частота......................................................................................................................................... f_вар=50 МГц

Добротность варикапа........................................................................................................................................ Q_вар=40

Определяем среднюю емкость:

Емкость варикапа в рабочей точке при номинальном напряжении E_{п ном}=4 В:

Общая контурная емкость:

Максимальная девиация частоты, допускаемая схемой:

Определим коэффициент включения P₂, при котором девиация частоты будет больше исходной:

В ходе подстановки различных значений Р₂ в вышеописанное выражение, мы получили, что  значение Р₂=0.6 дает относительную девиацию в 8.3∙10^–3.

Напряжение на варикапе:

Найдем коэффициент Р₁:

Управляющее напряжение:

Коэффициент нелинейных искажений: