Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 209
Скачиваний: 1
(рис. 3.27, а). Выбор величины сопротивления ги диктуется следующими соображениями. С одной стороны, это сопро тивление должно быть достаточно велико, чтобы обеспечи вался мягкий режим возбуждения. С другой стороны, уве личению га сопутствует рост напряжения источника пита ния. Компромиссным бу дет выполнение условия
г п / С 1 1 / £ р * 3 4 - 5 . |
(3.85) |
Вернемся к (3.83). По ложим, что увеличением напряжения батареи пита ния ток стока увеличен до нового значения / с , кото рому будет соответство вать значение крутизны
Рис. |
3.28. |
Зависимость |
на |
|
|
||||
пряжения |
|
смещения |
fp, |
по |
|
|
|||
стоянной |
составляющей |
тока |
|
|
|||||
стока |
в |
режиме |
автоколеба |
|
|
||||
ний |
/ с о |
и тока стока при сры |
|
|
|||||
ве автоколебаний |
/ с |
от |
на |
|
|
||||
пряжения |
батареи |
питания: |
|
|
|||||
' с и = 1 , 3 2 |
мА, »•„ = 3,6 |
кОм; 2 - |
|
|
|||||
/ С И = |
0.46 |
мА; '„ = |
11 кОм. |
|
|
||||
характеристики |
S0. |
|
Тогда при |
квадратичной |
характе |
||||
ристике транзистора должно выполняться условие |
|
||||||||
|
|
|
|
|
( У и , |
/ 2 = 5 с / 5 с и |
= аг , |
(3.86) |
|
где |
а* — коэффициент |
регенерации |
(устойчивости), пока |
зывающий, во сколько раз может быть уменьшена доброт ность колебательной системы, чтобы автогенератор, находя щийся на границе самовозбуждения при токе / с и , вновь ока зался на границе самовозбуждения при токе / с .
При соблюдении условия (3.85) постоянная составля
ющая |
тока стока |
автогенератора |
/ с о примерно равна току |
стока |
/ 0 (который |
легко найти |
при срыве автоколебаний, |
шунтируя колебательную систему малым сопротивлением), т. е.
/ с 0 ^ / с . |
(3.87) |
Как видно из рис. 3.28, токи / с о и / с достаточно близки друг к другу и изменение напряжения Ер относительно не велико. Условие (3.87) и малая зависимость Яр от напряже ния питания позволяют существенно упростить расчет ре жима автогенератора. В этом случае исходное уравнение
для |
переменного тока (стока) можно представить в виде |
|||
/с |
= |
(Ер + 1^2 и ш |
cos со/)2 = |
/ с и (1 + та cos со/)?, (3.88) |
|
Ер |
|
|
|
где |
U3U |
— эффективное |
значение |
переменного (управляю |
щего) |
напряжения: ти = t/2c>'3 jEp . |
Рис. 3.29. Зависимость нор мированного значения управ ляющего напряжения от ко эффициента регенерации:
|
расчет по (3.89); |
||
— расчет |
по |
(3.93), |
+ + 4- — |
эксперимент при Е р = 1 . 8 |
В. ' с и = |
||
= 4!> мА, |
л п = 11 кОм; °°° |
—экспе |
|
римент при Є |
=3,1 В, / с и = 1 . 3 6 м А . |
||
|
г п |
= 3,6 кОм. |
|
2 ОС/
Разлагая (3.88) в ряд Фурье, с учетом (3.86), (3.87) на ходим относительное значение постоянной составляющей тока стока
i«L = а ? = — [26 + 4mn sin в 4- т п ( в 4- sin в cos в)], (3.89)
/ с и |
2л |
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
6 = л 4-arcsin-5—— при та^ 1, |
(3.90) |
||||
|
Э = я при ти |
1 |
|
(3.91) |
||
—угол |
отсечки. |
|
|
|
|
|
Относительное значение тока 1-й гармоники опреде |
||||||
лится |
соотношением |
|
|
|
||
|
і сі |
2 |
sin в 4- та |
(в -+ sin в cos в) |
+ |
|
|
/си |
Л |
||||
|
|
|
|
|
+ mi, (si n в — ^ - s i n 3 6 J J . |
(3.92) |
При известных значениях / с и , Е р , а; (по заданию) и по стоянной составляющей тока / с о [по (3.86), (3.87)] уравне ния (3.88), (3.92) позволяют определить амплитуду напря жения Um. Поскольку уравнения трансцендентные, связь между соответствующими величинами решается графиче ски. Связь между управляющим напряжением и коэффициен том а ( хорошо аппроксимируется выражением
|
|
£ / 8 И * 0 , 7 5 £ р ( 2 а , - 1 , 5 ) , |
|
(3.93) |
||
где |
Uт |
— эффективное |
значение |
управляющего |
напря |
|
жения |
Расчет по (3.93) хорошо согласуется с измеренными |
|||||
значениями Vш при at |
1,3 (рис. 3.29). |
|
|
|||
|
3.6 2. Поправки для частоты |
автогенератора |
|
|||
с |
транзистором, работающим в |
режиме |
обогащения |
|||
|
Решая мнимую часть уравнения (3.82) относительно ча |
|||||
стотной поправки б с , с учетом (3.80), (3.83) получаем |
|
|||||
|
|
8С = |
У ^ Р + ° к ) |
я |
( 3 _ 9 4 ) |
|
|
|
Q3/2ky |
/ г Є р ш С о |
(1 - a / f e y ) |
|
|
Выражение (3.94) характеризует частотную поправку, обу словленную сдвигом фазы колебаний за счет влияния внут реннего сопротивления транзистора.
Поскольку величины междуэлектродных емкостей тран зистора значительно меньше емкостей схемы, параллельно которым они включены, с помощью несложных преобразо ваний находим частотную поправку, вносимую за счет этих (статических) емкостей:
б |
|
= - |
|
р 2 Г - |
f С 8 0 |
+ — — |
C C J . |
(3.95) |
|
с е |
|
н |
[(І ф а ) 2 |
30 |
(1 - fa) 2 |
C " J |
v |
При работе автогенератора в нелинейном режиме под между электродными емкостями следует понимать их среднее зна чение за период основных колебаний.
Помимо частотных поправок (3.94) и (3.95) необходимо учитывать частотную поправку из-за влияния высших гар моник. Однако поскольку спектральный состав высших гармоник тока в полевом транзисторе значительно меньше, чем у биполярного транзистора, их влияние будет относи тельно мало.
Схема автогенератора с транзистором, работающим в режиме обеднения, пред ставлена на рис. 3.30. Эквивалентная схема это го генератора соответст вует схеме на рис. 3.27, б. Автоматическое смещение на затвор подается за счет падения напряжения на сопротивлении гп. Коэффи циент связи р колебатель ного контура с транзи стором рассчитывается для
этой схемы по (3.83). С целью увеличения крутизны характеристики S0 при одновременном выполнении усло вия (3.85) на затвор следует подавать дополнительное по стоянное смещение через потенциометр (рис. 3.30). Знак этого смещения будет противоположен знаку смещения за счет падения напряжения на сопротивлении гп.
Приведенные расчетные формулы для схем автогенера торов с емкостной связью вполне применимы и для схем с частичной индуктивной связью, вид которых аналогичен виду схем на биполярных транзисторах (см. рис. 3.1, а).
3.7. ДВУХКОНТУРНЫЕ АВТОГЕНЕРАТОРЫ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
По стабильности частоты,по простоте и удобству монтажа трехточечная схема с частичной емкостной связью превос ходит другие схемы автогенераторов. Однако резкое изме нение режима генерирования в диапазоне частот при коэф фициенте перекрытия по частоте т) > l,2-f-l,3 затрудняет использование этих схем на практике. Применение электро механических систем для синхронного изменения связи кон тура с транзистором, как было показано применительно к биполярным транзисторам (см. рис. 3.10), усложняет конструкцию автогенератора в целом.
Этот недостаток автогенераторов с емкостной связью может быть уменьшен, если с изменением частоты автогене ратора и связанного с этим изменением связи контура с транзистором менять и величину отрицательного сопротив ления, вносимого транзистором в колебательную систему.
Практически это можно осуществить в двухконтурном ав тогенераторе. В таком автогенераторе (рис. 3.31) контур с переменной емкостью является основным; он должен из менять частоту генерирования. Другой контур настроен на частоту, при которой обеспечивается наибольшее отрица тельное сопротивление, вносимое в основной колебательный контур при настройке его на самую высокую частоту пере крываемого диапазона частот.
Рис. 3.31. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы двухконгурного автогенератора на транзисторе, работающем в режиме
обогащения
В общем |
виде |
комплексное |
сопротивление |
нагрузки |
|
в цепи стока можно представить в виде |
|
||||
|
|
Z&=Rj(l-jy), |
|
|
(3.96) |
где |
|
|
|
|
|
R |
= |
= |
|
<к |
(3.97) |
|
1— т— Ш| |
со,, С а 0 (1 — т — тх) |
|
||
|
|
У = |
|
Qa |
(3-98) |
1—m — tn}
—коэффициент, характеризующий расстройку второго кон
тура по отношению к генерируемой частоте;
|
т = С з с /С а 0 ; |
гщ = АС/Са 0 ; |
|||
Qa |
— добротность |
второго |
контура |
на |
частоте генерации |
соО' |
С^с — емкость, |
включенная между |
стоком и затвором |
||
w 30 |
|
|
междуэлектродная ем |
||
(в эту емкость входит и собственная |
|||||
кость транзистора); |
С а 0 — емкость |
контура, при которой |
|||
обеспечивается соблюдение |
условия |
|
|
||
|
|
©о Ь а |
0 С а 0 = 1; |
|
(3.99) |
175
AC — величина изменения емкости С а 0 в сторону ее умень шения, обеспечивающая максимальное отрицательное со противление, вносимое в основной контур на частоте (о0 , принято, что подстройка второго контура осуществляется емкостью; без принципиальных отличий подстройку можно осуществлять с помощью индуктивности L a 0 .
Анализ схемы на рис. 3.31, б приводит к следующему вы ражению, характеризующему режим автогенератора:
р 2 # 0 = |
к й щ с з с |
* а м о і « |
^ (3.100) |
|
ySc |
— Ra |
SQ CDu Ca o — oo)0 C 3 c |
|
|
где |
|
|
|
|
p = C0 /C2 , |
tf0 |
= Q/co0C0 |
(3.101) |
— коэффициент связи транзистора с основной колебатель ной системой и полное сопротивление контура; С0 — пол ная емкость основного контура; Q — добротность основного контура;
5 с = |
5 с и а , |
(3.102) |
— крутизна характеристики, |
соответствующая |
току / с ; |
а = 1 + / ? „ / / ? , . |
(3.103) |
Величины р, Q и С0 рассчитываются для самой высокой частоты (о0 перекрываемого автогенератором диапазона частот.
Подставив в (3.100) соответствующие значения из (3.97)— (3.99), после ряда упрощений получим
2 |
о |
[т\4-2рп |
(m^mt)2 ] а; |
|
|
|
P2R0 |
mSc |
mi 1 |
|
( 1 — т ф а 0 ) ? 0 |
" | |
(3.104) |
|
|
|||||
|
|
Qa |
J |
|
||
|
|
\ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
n = C3C/C0; |
a0 = |
Ra0/Rt; |
|
|
|
|
|
Qo = »o CjSca. |
|
|
(3.105) |
|
Решая |
уравнение |
(3.104) |
относительно p, |
получаем |
Ro Sou tn m'j ^ 1 4-