Расчет элементов и узлов аппаратуры связи. Технические требования к устройству. Расчет автогенератора

МИНИСТЕРСТВО РФ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

Хабаровский филиал

КАФЕДРА ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ,

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И МЕТРОЛОГИИ

Курсовая работа

По Теории Электрических Цепей

Тема: «Расчет элементов и узлов

аппаратуры связи»

                                                     Выполнил: студент 2 курса ФДО

                                                                                    

                                                                                         Вариант 46

                                                                                             Гр. ХР-31

                                                                  Проверил: преподаватель

                                                                                     

Хабаровск 2005

1.  Техническое задание на устройство

Спроектировать устройство, вырабатывающее «сетку частот», т.е. набор гармонических колебаний заданных частот, и удовлетворяющее условиям, указанным в таблице 1.1. (Вариант, которому соответствует работа – сорок шестой. Сведения для остальных вариантов не приведены.)

Таблица 1.1 Технические требования к устройству

Заданные параметры	Обозначения и значения
Требования к автогенератору
1. Тип автогенератора	Схема рис.
2.Тип транзистора	VTавт =МП25 p-n-p
3. Частота генерации	fг=11,25 кГц
4. Напряжение питания	Uпит.авт.=10 В
5. Сопротивление в коллекторной цепи	Rк=0,5 кОм
Требования к нелинейному элементу
1. Тип нелинейного преобразователя	Схема рис.
2. Тип нелинейного элемента	VTнел=КП305И
3. Напряжение питания	Uпит.нел=10 В
4. Напряжение смещения	U0=-6,1 В
5. Напряжение на выходе	Um=4,63 В
Требования к электрическим фильтрам
1. Тип операционного усилителя	DAф= УД140
2. Напряжения питания	Uпит.ф.=
3. Набор выделяемых частот	f1, f
4. Выходное напряжение	Um вых.=1,7 В
5. Ослабление полезных гармоник (неравномерность ослабления в полосе пропускания)	∆А=1 дБ
6. Степень подавления мешающих гармоник (ослабление в полосе пропускания)	Amin=35 дБ
Требования к развязывающим и усилительным устройствам
1. Напряжение питания	Uпит.ус.=
2. Тип активного элемента	К140УД6

2.  Введение

В процессе самостоятельной работы требуется спроектировать широко распространенное в аппаратуре связи устройство, вырабатывающее так называемую «сетку частот», т.е. несколько гармонических колебаний. Подобное устройство содержит автогенератор, вырабатывающий исходное(задающее) колебание; нелинейный преобразователь, искажающий форму сигнала; набор активных фильтров, выделяющих требуемые гармоники, и масштабирующие усилители для согласования входных и выходных сопротивлений устройств, а также уровней сигналов.

2.1  Расчет автогенератора

В качестве задающего генератора в работе используется схема на биполярном транзисторе с пассивной RC-цепью обратной связи(Рисунок 2.1)

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации  должны выполняться условия баланса фаз и баланса амплитуд:

где , - модули передаточных функций , ,

,  - аргументы этих передаточных функций.

Для заданной схемы сопротивление нагрузки равно Rк, поэтому

Такое приближенное равенство можно записать благодаря тому, что Ri<<Rн. Из этой формулы видно, что =, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный . Это будет выполнятся при равенстве нулю мнимой части знаменателя выражения :

Нетрудно получить, что мнимая часть знаменателя равна нулю при

Теперь можно записать, что

 

Таким образом, = и выполняется условие баланса фаз:

Рисунок 2.1 - Схема автогенератора

Рисунок 1.2 – Входная характеристика транзистора

Рисунок 1.3 – Выходная характеристика транзистора

Найдем теперь некоторые из параметров цепи. Руководствуясь тем, что Ср>>C выберу С=1 нФ, тогда можно рассчитать R:

кОм

При таком выборе С выполняется еще одно необходимое условие – Rк<<R. Далее из условия Ср>>C выберу Ср=1 мкФ, а из условия Rб>> Rк выберу Rб=58 кОм. Осталось определить амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого нужно знать зависимость Sср от действующего значения uбэ. Эта зависимость Sср=F(uбэ) называется колебательной характеристикой. Её можно построить для заданного типа транзистора с учетом величин Uпит и Rк. Однако сначала рассчитаю среднюю крутизну.

Зная, что модуль передаточной функции на частоте обратной связи равен:

Можно из условия баланса амплитуд найти модуль передаточной функции прямой связи:

=29

Однако известно, что

Отсюда вычислим

Теперь необходимо найти проходную характеристику транзистора . Исходными характеристиками для её построения являются справочные данные зависимостей - входная характеристика транзистора (рисунок 1.2), и - выходная характеристика транзистора (рисунок 1.3). Построение осуществляется следующим образом. На семействе выходных характеристик транзистора проводится нагрузочная прямая через точки с координатами (0; Uпит) и (). В моем случае, учитывая, что  мА, это точки (0;10) и (20;0).

По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строится промежуточная характеристика . Для этих целей удобно составить таблицу (см. таблицу 1.1)

1.1  Зависимость тока коллектора от тока базы

Рисунок 1.4 – Зависимость тока коллектора от тока базы

Затем, используя полученную зависимость (рисунок 4.1) и входную характеристику (рисунок 1.2) определяют требуемую зависимость. Все необходимые данные для построения  приведены в таблице 1.2. Сама же проходная характеристика построена на рисунке 1.5.

              Таблица 1.2 Проходная характеристика транзистора

Для построения колебательной характеристики  предварительно определяют положение рабочей точки. Лучше всего задаться значением U0=0,2 В – это середина линейного участка проходной характеристики. Значения средней крутизны для различных амплитуд подаваемого напряжения u1 бэ можно определить по формуле:

 

где и - большее и меньшее значения тока коллектора при данном значении