- •Содержание
- •Введение
- •Техническое задание на устройство
- •Расчет автогенератора
- •2. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя
- •3. Расчет электрических фильтров
- •3.1. Расчет второй гармоники
- •3.2. Расчет третьей гармоники
- •4. Расчет усилителей
- •Расчет масштабного усилителя
- •Расчет развязывающего усилителя
- •Расчет выходных усилителей усилителя
- •Заключение
- •Список литературы
Расчет автогенератора
В качестве задающего генератора в работе используются схемы на биполярном транзисторе КТ301Б с пассивной RC-цепью обратной связи.
Рисунок 1.1 Схема автогенератора
Автогенератор собран на составном транзисторе VT1-VT2 для увеличения входного сопротивления транзистора по цепи базы.
При расчете RC-генератора необходимо руководствоваться следующими практическими соображениями. Сопротивление нагрузки выбирается так, чтобы выполнялось условие: << (по меньшей мере, на порядок). Сопротивление базы должно быть << .
Емкости конденсаторов C цепи обратной связи обычно выбираются в пределах 100 пФ 1 мкФ, а величину емкости разделительного конденсатора из условия: >>
В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации должны выполняться условия баланса амплитуд и баланс фаз:
(1.1)
Для заданной схемы:
(1.2)
Видно, что =π, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный π. Это будет выполнятся при равенстве нулю мнимой части знаменателя передаточной функции .
(1.3)
(1.4)
(1.5)
(1.6)
(1.7)
(1.8)
(1.9)
Из условия : получаем
(1.10)
Из критериев Рауса-Гурвица:
(1.11)
(1.12)
Найдем значения и , входящих в формулы для расчета ) и .
Входное сопротивление составного транзистора
(1.13)
где β – коэффициент усиления транзистора по току (для VT1)
(1.14)
- входное сопротивление транзистора VT2; и определяются по входной характеристике транзистора (рис. 1.2, в)
Для определения и выбираем рабочую точку на проходной характеристике транзистора - зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения (рис. 1.2, а).
Все данные, необходимые для построения характеристики, сведены в таблицу 1.1
Таблица 1.1 – Проходная характеристика
, В |
0.52 |
0.61 |
0.654 |
0.725 |
0.77 |
,мА |
0.05 |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
0.25 |
, мА |
1.1 |
2.09 |
3.1 |
4.01 |
4.6 |
По проходной характеристике (рис. 1.2, а) определяем положение рабочей точки: 0.65 В – середина линейного участка ВАХ
Тогда по входной ВАХ транзистора (рис. 1.2, в), определяют в рабочей точке по формуле (1.14):
Коэффициент усиления транзистора по току
(1.15)
Рассчитаем его для рабочей точки
Зная и можно рассчитать по формуле (1.13) сопротивление составного транзистора: кОм. Из условия << выбираем значение R=30 кОм .
Определим теперь амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику
Значения средней крутизны для различных значений можно определить по методу 3-х ординат по формуле (1.10):
(1.16)
Определение величин и показаны на рис.2.5. Все расчеты оформим в таблицу 1.2
Таблица 1.2 – Колебательная характеристика
, В |
0.05 |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
,мА |
3.65 |
4.4 |
4.7 |
4.7 |
4.7 |
4.7 |
, мА |
2.1 |
1.4 |
0.9 |
0.45 |
0 |
0 |
,мА/В |
15.5 |
15 |
12.67 |
10.625 |
7.83 |
5.88 |
На основании этой таблицы строится колебательная характеристика . Она приведена на рисунке 1.3.
Для того, чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение необходимо предварительно рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме .
Известно, что . С другой стороны из баланса амплитуд . Отсюда
(1.17)
Определяем значение для рассчитанных значений и
Тогда по формуле(1.17)
Используя колебательную характеристику и зная значение средней крутизны в стационарном режиме мА/В, легко найти стационарное действующее значение напряжения . Оно равно В. Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме можно найти из соотношения:
(1.18)
Т.е.
Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты (1.5) найдем
Определим по формуле (1.8):
Емкость разделительного конденсатора выбирается из условия >> или . Возьмем =1 мкФ
Определяем значение сопротивления , задающего рабочую точку , . Рассчитаем его по формуле:
(1.19)
Тогда сопротивление базы получим
На этом расчет RC-генератора можно считать законченным.