Разработка передатчика спутниковой связи, страница 3

4.6 Принципиальная схема кварцевого автогенератора

5.  Электрический расчет отдельных блоков

5.1.  Расчет кварцевого автогенератора

Транзистор будем выбирать таким образом , что бы он работал на необходимой нам частоте 85 МГц и обеспечивал необходимую нам выходную мощность. После непродолжительных поисков мы остановились на транзисторе типа КТ 315Б. Его параметры:

Обратный ток коллектора при U_КБ = 10 В                              1 мкА;

Обратный ток эмиттера при U_ЭБ = 5 В                                    30 мкА;

Выходное сопротивление h_11Б                                                 40 Ом;

Коэффициент передачи тока h_21Э                                             50…350;

Выходная полная проводимость h_22Б                                      0.3 мкСм;

Режим измерения h- параметров:

напряжение коллектора U_К                                                   10 В, ток коллектора I_К                                                                  1 мА;

Граничная частота коэффициента передачи f_гр                       250 МГц;

Емкость коллекторного перехода С_К                                      7 пФ;

Постоянная времени цепи обратной связи τ_К                         300 пс;

Максимально допустимые параметры постоянное напряжение коллектор – эмиттер U_{КЭ MAX}         15 В;

постоянный ток коллектора I_К                                                100 мА;

рассеиваемая мощность без теплоотвода Р_MAX                     150 мВт;

Диапазон рабочих температур                                                +100…-55˚С.

Схема автогенератора представлена на рис.4.6.

Необходимую стабильность частоты обеспечиваем с помощью кварцевого резонатора.

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 E_к.

Произведем  расчёт по постоянному току.

Задаём постоянную составляющую коллекторного тока I_К0,напряжение между коллектором и эмиттером Е_КЭ и напряжение на эмиттере Е_Э исходя из рекомендаций, в которых I_К0 = (3 …10) mA,

Е_КЭ = (3…10) B и Е_Э = (2…3) B.

I_К0 = 5 mA, Е_КЭ = 7 B и Е_Э = 2 B.

Рассчитываем сопротивление автосмещения в эмиттерной цепи:

R₃ = Е_Э / I_К0=2/0,005=400 Ом .                                                               (5.1.1)

Рассчитываем напряжение источника питания:

E_K = Е_КЭ + Е_Э =7+2= 9 B.                                                                         (5.1.2)

Определяем ток базы:

I_Б0 = I_К0 /β₀ = 50 мкА  ,                                                                              (5.1.3)

где β₀ – коэффициент передачи тока транзистора.

Задаём ток делителя напряжения цепи фиксированного смещения:

I_ДЕЛ =  (10…20) ∙ I_Б0 = 500 мА .                                                 (5.1.4)

Определяем сопротивление делителя напряжения:

R_ДЕЛ = R₁ + R₂  =E_K / I_ДЕЛ = 18 кОм .                                              (5.1.5)

Определим напряжение смещения на базе транзистора:

Е_Б = Е_Э +0.7 = 2.7 В  .                                                                    (5.1.6)

Найдем значения сопротивлений R₁ и R₂

R₁ = Е_Б / I_ДЕЛ  = 5.4 кОм,                                                               (5.1.7)

R₂ = R_ДЕЛ – R₂  = 12.6 кОм.                                                           (5.1.8)

Произведем  расчёт по переменному току.

Определяем крутизну транзистора:

S =    ,                                                                             (5.1.9)

где  - высокочастотное сопротивление базы,  - сопротивление эмиттерного перехода.

 = τ_К / С_К = 42.85 Ом ,                                                               (5.1.10)

где τ_К – постоянная времени цепи обратной связи, С_К – ёмкость коллекторного перехода. Подставив значения в формулу 5.1.9 получим:

S = 178 мА/В  .                                                                               (5.1.11)

Зададим коэффициент регенерации G_P = (3…7) = 5 и определим управляющее сопротивление