- •Задание
- •Материалы и элементы электронной техники
- •Исходные данные (технические требования) на проектирование
- •Введение
- •1 Расчет основных параметров колебательного контура
- •Конденсатор переменной емкости (кпе)
- •Расчёт начальной ёмкости кпе.
- •Температурная стабильность кпе.
- •Катушка индуктивности
- •Оптимизация длины провода
- •Расчёт сопротивления провода катушки.
- •Расчет стабильности катушки индуктивности.
- •В курсовом проекте был рассчитан и спроектирован колебательный контур.
Температурная стабильность кпе.
Ёмкость любого конденсатора можно представить в виде двух составляющих:
- постоянная часть, её величина не зависит от положения ротора;
- переменная часть, которая изменяется при настройке.
Тогда результирующее значение ТКЕ КПЕ, К-1:
Температурный коэффициент постоянной части, К-1:
,
где , - ТКЕ конденсатора через воздух и твёрдый диэлектрик соответственно.
измеряется в основном ТК диэлектрической проницаемости изолятора .
ТКЕ конденсатора через твёрдый диэлектрик, К-1:
- ТК диэлектрической проницаемости изолятора.
ТКЕ конденсатора через воздух:
- ТК диэлектрической проницаемости воздуха, К-1.
- ТК материала пластин, К-1.
- ТК зазора между кромками ротора и статора, К-1.
m = 2 мм , h = 1 мм
Тогда:
Температурный коэффициент переменной части , К-1:
- ТК зазора, К-1.
- зазор между пластинами одного знака, мм.
Тогда
Тогда результирующее значение ТКЕ КПЕ, К-1:
Катушка индуктивности
Катушка индуктивности представляет собой конструкцию, в которой на каркасе из диэлектрика размещено определённое количество витков провода.
Индуктивность контура 85.4 мкГн.
Т огда величина индуктивности колебательного контура будет равна:
Диаметр каркаса катушки индуктивности .
Расчёт числа витков катушки индуктивности. Число витков на единицу длины:
,
d – диаметр провода без изоляции, мм.
d = 0.55 мм. Изоляция для провода ПЭВ-1, эмалированная, диаметр – 0.05 мм.
Диаметр провода в изоляции d0 = 0.55 + 0.05 = 0.6 мм.
Коэффициент неплотности намотки =1.3.
витков/см
Отношение l/D=8. Длина намотки, см:
Тогда число витков:
Проверим величину индуктивности:
,
Здесь:
- коэффициент, зависящий от значения l/D;
N – число витков;
D – диаметр каркаса, см.
L0 = 1.2
Тогда:
Полученное значение индуктивности отличается от ранее рассчитанного на 5%, следовательно, расчёт катушки индуктивности сделан верно.
Оптимизация длины провода
Обеспечение максимальной добротности катушки достигается оптимизацией диаметра провода.
Сначала вычислим вспомогательный коэффициент:
Здесь = 1.97 МГц
Вспомогательный параметр:
Здесь:
N – число витков;
D – диаметр катушки, см.
K = 3 – поправочный коэффициент, определяемый по графикам зав-ти от l/D.
Оптимальный диаметр провода, мм:
мм.
Изоляция провода – ПЭВ-I, .
Расчёт сопротивления провода катушки.
Активное сопротивление катушки, от которого зависит её добротность, складывается из сопротивления провода току высокой частоты и сопротивлений, вносимых диэлектрическими потерями в каркасе и собственной ёмкостью катушки индуктивности, потерями в экранах и сердечниках и т. п.
Полное активное сопротивление току высокой частоты равно:
Здесь: d – диаметр провода без изоляции, см;
D – диаметр однослойной катушки, см;
K – коэффициент, учитывающий влияние размеров катушки на эффект близости.
d = 0.041 см, D = 1.5 см, K = 3, N = 153.6
Значение коэффициентов F(z) и G(z) выражаются через функции Бесселя.
,
где d – диаметр провода, см,
f – средняя частота, Гц.
Сопротивление провода постоянному току, Ом:
Здесь: - удельное сопротивление провода, ;
d0 – диаметр провода без изоляции, мм;
D – диаметр катушки индуктивности, м.
Провод медный, .
D = 0.015 м
Тогда полное активное сопротивление току высокой частоты , Ом:
Ом.
Вычислим собственную ёмкость катушки индуктивности. Собственная ёмкость катушки индуктивности С0 образуется из ёмкостей между витками катушки и соседними металлическими деталями и является распределённой по всей длине катушки.
Д ля однослойной катушки:
Здесь k – коэффициент, величина которого зависит от соотношений между шагом намотки и диаметром провода;
τ = dиз = 0.04 мм - шаг намотки;
k1 - коэффициент, величина которого зависит от соотношений между длиной и диаметром катушки;
Dk – диаметр катушки, см.
Диаметр провода d = 0.41 мм.
k = 3
Dk = 1.5 см, lk = 1.8 см
k1= 2.5
Нахождение сопротивления, вносимого собственной ёмкостью катушки индуктивности. В поле собственной ёмкости катушки индуктивности через диэлектрик возникают диэлектрические потери, зависящие от величины этой ёмкости, качества
материала каркаса ( ), изоляции провода и частоты.
, Ом.
Здесь: - ёмкость через диэлектрик, пФ;
LГ – индуктивность катушки, мкГн;
F – частота, МГц.
Для ПЭЛ:
, – коэффициент, зависящий от конструкции намотки.
Материал каркаса – стеатит.
Общее сопротивление :
Ом.
Добротность катушки индуктивности