Электрический расчет транзисторного автогенератора

Электрический расчет транзисторного автогенератора

В качестве автогенератора будем использовать схему с кварцевой стабилизацией на основной частоте кварца. Приведенная на рисунке схема представляет собой автогенератор с кварцевым резонатором между коллектором и базой. Автогенератор по сути является емкостной трехточкой, которая образована транзистором VT1, кварцевым резонатором ZQ1, выполняющим роль индуктивности и емкостями С2 и С3. Сопротивления R1,R2,R3 обеспечивают внешнее и автоматическое смещение для транзистора VT1. Емкость С1 служит для блокировки R3 на рабочей частоте, что исключает отрицательную обратную связь. Индуктивность Lk предотвращает шунтирование трехточки через источник питания Eпит.

Рисунок  Схема принципиальная автогенератора

В качестве активного элемента выбираем биполярный n-p-n транзистор КТ630А со следующими параметрами:

I_{к max}= 1А

P_к max =0.8 Вт

h_{21 Э}= 20-120

U_КЭ=10 В

I_К=150 мА

f_гр=50 Мгц

С_К=15 пФ

τ_К=300 пс

В качестве кварцевого резонатора выбираем резонатор РГ-05 со следующими параметрами:

С_КВ=1,35*10^-15 Ф

Q_КВ=0,2*10⁶

P_КВ. доп.=100 мВт

Динамическое сопротивление 10-50 Ом

Нестабильность ±(15-25)*10^-6 в диапазоне  температур -10… +60°C

Произведем расчет:

1) Расчет по постоянному току. Зададимся следующими параметрами:

-Постоянная составляющая тока коллектора I_к0=5мА

-Напряжение между коллектором и эмиттером E_КЭ=2 В

-Напряжение на коллекторе E_к=3,6 В

-Напряжение на эмиттере E_Э=E_К-E_КЭ=3,6-2=1,6В

2) Рассчитаем сопротивление автосмещения в эмиттерной цепи R_{э кор}:

3)Ток базы I_б0:

4) Ток делителя напряжения цепи фиксированного смещения I_дел :

5) Сопротивление делителя напряжения R_ДЕЛ:

6)Напряжение смещения на базе транзистора:

7) Рассчитаем сопротивления делителя:

8) Рассчитаем по переменному току. Крутизна транзистора S:

9) Зададим коэффициент регенерации G_p=5

10) Рассчитаем управляющее сопротивление R_У:

11)Зададим коэффициент обратной связи  автогенератора:

12)Вычислим реактивное сопротивление емкости С3:

13)Рассчитаем емкости С2 и С3:

14)Блокировочная емкость С1:

15) Так как выполняется условие:

то установка индуктивности L_К не требуется

16) Энергетический расчет автогенератора.

Коэффициент Берга ϒ₁:

Тогда угол отсечки Ɵ=60°. При этом коэффициенты Берга α₀ =0,21 и α₁ =0,4

17)Амплитуда импульса коллекторного тока:

18)Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

19) Амплитуда напряжения на базе транзистора:

20)Модуль коэффициента обратной связи

21)Амплитуда напряжения на коллекторе:

22) Мощность, потребляемая от источника коллекторной цепи:

23) Мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором:

1,3мВт

24)Условие  выполняется

25)Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

26) Допустимое сопротивление нагрузки:

27)КПД автогенератора  при условии, что будет потребляться мощность :

На этом расчет автогенератора можно считать завершенным