Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 207
Скачиваний: 1
Считаем, что автогенератор должен возбудиться при токе кол лектора / к = 1 мЛ и коллекторном напряжении £ к = —10 В При этих исходных данных транзистор имеет следующие значении
параметров |2] : / ц = 87-10е |
Гц; гб' — |
50 Ом; лб = |
46 |
Ом; аа |
--- |
|||||||
= 0,98; |
Скб = |
3,6 |
пф; Св |
= 45 пФ; |
реактивное |
сопротивление |
||||||
базы |
Х б ж 20 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
На основе этих |
данных |
по формулам |
(3.21), (3.23), (3.24), (3.34^ |
||||||||
и (3.36) находим: т0 |
= 0,413; /я, = 0,352; а т |
= 0,837, гво |
= |
26 Ом; |
||||||||
/•„== |
1.2 |
г э 0 /2 = |
15,6 Ом; Гэ 0 = 24 Ом; R0 |
= |
2-Ю6 Ом, |
|
|
|
||||
Оптимальное значение коэффициента обратной связи на задан |
||||||||||||
ной частоте примерно равно о ж 0,5; тогда |
по (3.44) рук = |
0,407 |
||||||||||
или после умножения на оговоренный |
в § 3.2. [см. (3.44)] |
коэф |
||||||||||
фициент 0,7, получим рук =< 0,29. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Подставляя |
найденное |
значение рук |
и |
другие |
известные |
ве |
|||||
личины |
в формулы |
(3.32), |
получаем: D ж 0,7; R х. |
65 |
Ом; а д |
ж |
||||||
яг 0,625; |
Р =к 4,7 Ом, подставляя которые |
в формулу |
(3.39), на |
|||||||||
ходим значение крутизны характеристики в начальной точке воз
буждения |
(она же средняя крутизна характеристики |
при после |
||||||||||
дующем |
увеличении |
коллекторного |
тока |
путем |
увеличения Eg) |
|||||||
Sa « |
8,8 мА/В. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчет 5 Д |
по упрощенной |
формуле |
(3.42) дает значение S% ж |
|||||||||
я> 9,6 |
мА/В, т. е. разница |
в |
определении |
крутизны |
получилась |
|||||||
незначительной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подставляя найденные |
значения |
a, |
R0, |
SR |
в (3.38), |
находим |
||||||
р ж 0,05. |
Поскольку |
произведение рук |
известно, |
зная |
р, |
по (3.44) |
||||||
находим |
YK = |
5,8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
дальнейшего |
расчета |
необходимо выбрать тип схемы. Вы |
|||||||||
бираем схему типа Б. Тогда, считая в (3.33) коэффициент ак = О,
находим |
лік ж |
1/ук = 0,17. |
После |
этого |
по формулам (3.5)—(3.8) |
||||||
находим |
С к ~ |
6,6 пФ; d |
ж |
1,43 |
пФ; С 2 |
ж 41 |
пФ; |
С3 |
ж 82 пФ. |
||
Выбираем |
коэффициент |
устойчивости |
а ; р = 2, |
Тогда |
по (3.53) |
||||||
находим |
t/a 6 » |
0,26 В. По (3.43) рассчитываем величину |
частотной |
||||||||
поправки |
из-за |
влияния |
реактивностей |
транзистора |
б с |
ж — 1 , 9 х |
|||||
Х І 0 - 3 . Считая коэффициент искажения тока высшими |
гармониками |
||||||||||
(aNlaif |
ж |
0,5, |
по (3.64) |
определяем 6 а |
ж |
2,8-10~*. |
|
|
|||
Согласно (3.77) составляющая ТКЧ автогенератора, обуслов ленная температурной нестабильностью активного элемента схемы, равна т п ж 1,9-10_ в .
3.11.УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ С ПОМОЩЬЮ РЕАКТИВНЫХ НЕЛИНЕЙНОСТЕЙ
Наилучшие результаты для этой цели дает использование* зарядной емкости р-п перехода диода, описываемой выра жением (3.68). Такой нелинейный полупроводниковый кон денсатор носит название варикапа. Рассмотрим вопрос в об щем виде, т. е. для случая, когда емкость варикапа состав ляет любую часть контурной емкости при частичной связи активного элемента схемы с контуром.
Схема автогенератора на биполярном транзисторе, в колебательный контур которого включен варикап с емко стью Св и сопротивлением потерьгв , приведена на рис. 3.40. В этой схеме сопротивление резистора ли должно быть зна чительно больше модуля комплексного сопротивления ва
рикапа (rB , CJ. Сопротивление гв, выра
женное |
через добротность ва |
|
рикапа QB, будет равно |
||
r„ = |
l/(oCB QB . |
(3.131) |
Рис. 3.40. Принципиальная схема автогенератора на би
полярном транзисторе с варикапом.
С другой стороны, сопро тивление колебательного кон тура (если считать его сосре доточенным в катушке индук тивности), выраженное через добротность, без учета потерь в варикапе, составит
r = coL/Q= l/ooC0Q, (3.132)
где С„ — полная емкость колебательной системы автогене ратора, включающая и емкость варикапа.
Тогда эквивалентная добротность контура, учитываю щая потери в варикапе, будет определяться как
|
Q a K D = |
|
|
= |
— |
• |
(3-133) |
|
Согласно формуле Томсона нетрудно найти |
коэффициент |
|||||||
перекрытия по частоте за счет емкости варикапа: |
|
|||||||
|
|
/ |
|
_(СЫ*СВ\ 1/2 |
|
(3.134) |
||
|
|
fo |
\ |
С в |
) |
|
||
|
1 |
|
|
|
||||
где /0 , |
С 1 0 — частота |
и емкость колебательной |
системы |
без |
||||
учета |
емкости варикапа, т. е. при Св |
= |
сю. |
следует, |
ис |
|||
Рассчитывать автогенератор |
с варикапом |
|||||||
пользуя изложенную в § 3.1—3.8 методику, однако в фор мулы вместо Q необходимо подставлять эквивалентное зна чение добротности QSKB, которая, как следует из (3.133), будет сильно зависеть от доли емкости варикапа в общей емкости колебательной системы. Емкость варикапа С„ за висит не только от приложенного к нему постоянного на пряжения, но и от переменного высокочастотного напря жения UB и низкочастотного напряжения UF, действующих
на р-п переходе варикапа. Рассмотрим сначала случай, когда действует только напряжение Uв, определяемое на основании (3.2)—(3.8) как
UB = Ui6(l+о)С0/рСво |
(3.135) |
Количественная оценка этого влияния согласно (3.68) ха рактеризуется выражением
|
|
С в = - г ^ |
(3.136) |
|
|
|
|
£ 1 / 2 ( 1 — m c c o s K f ) i / 2 |
|
где |
Е = Е0 |
+ ф0 ; Е0 — постоянное напряжение смещения |
||
на |
варикапе; |
поскольку это смещение имеет знак, проти |
||
воположный |
знаку ЕЭ бв(3.68), оно суммируется с контакт |
|||
ной разностью потенциалов ср0; тс — UJE |
— коэффициент |
|||
модуляции емкости |
варикапа. |
|
||
|
Разлагая |
в ряд |
1/(1 — mc cos сог)1 / г |
и ограничиваясь |
только первыми тремя членами разложения, что можно счи
тать справедливым при тс < |
0,2, получаем |
|
||
В |
/ |
тг |
3 |
\ |
С в = — |
П -f--±.Cos«rf-f- -jj-m£ cos2 |
со/j . (3.137) |
||
Учитывая, что зависимость между током и напряжением
при емкостной |
нагрузке |
имеет вид |
|
|
/ c |
= ©Ce £/B sinfirf. |
(3.138) |
и подставляя в (3.133) значение для Св , получаем |
|
||
ic = imc sin со/^1 -f-^y cosco/ - f -— тс cos2 со/ j , |
(3.139) |
||
где |
|
B<oU |
|
|
|
(ЗЛ40) |
|
|
imC — —rrf —( 0 ^1в Uв* |
||
С 1 в — емкость |
варикапа при отсутствии переменного на |
||
пряжения.
Разлагая (3.139) в ряд Фурье в предположении, что управ ляющее напряжение близко к синусоидальному, получаем значение первой гармоники тока
2л
^Jsin |
(Otjfot: |
|
t c i =l |
2 W((l + ^ C O S C 0 / + - y / П І COS* |
|
е=ітС[і+±тЬу |
(3.141) |
Отсюда емкостная проводимость для первой гармоники с учетом (3.140) будет равна
« С в = - | і = с о С 1 в ( і + А т г ) ^ |
|
«<вС 1 в (1 + 0,1тЬ), |
(3.142) |
т. е. приращение емкости С 1 в из-за переменного |
напряже |
ния составит |
|
ДСв = 0,1С 1 в т £ , |
(3.143) |
а относительное приращение емкости колебательной систе мы можно записать в виде
Д С 0 _ |
С 1 0 А С В |
^0,\mhc10 |
( 3 |
Св |
С 1 в (С1 0 4>Сів ) |
С1 0 -ф-Сів |
|
И, наконец, частотная поправка за счет переменного напря жения будет
бв = А/// = 0,05тс. |
(3.145) |
|
Для того чтобы уменьшить дестабилизирующее влияние |
||
этой частотной поправки, применяют два варикапа, после |
||
довательно включенных навстречу друг другу |
[12]. В этом |
|
случае частотная поправка (3.145) уменьшится |
до 0,5у |
от |
своего первоначального значения, где у — отношение |
раз |
|
ности емкостей варикапов к их среднему значению. Для уменьшения поправки б в необходимо также стремиться к уменьшению напряжения UB, создавая облегченный режим для автогенератора уменьшением U9Q.
Температурная зависимость частоты автогенератора, обусловленная соответствующей зависимостью емкости варикапа, определяется в основном температурной зависи мостью контактной разности потенциалов ф0 , которая будет сказываться тем больше, чем меньше величина смещающего напряжения Е0.
Таким образом, наряду с положительными свойствами схемы с управлением частоты варикапом (возможность бы строй перестройки частоты, малые габариты), ей присущи и серьезные недостатки, связанные с уменьшением стабиль ности частоты как за счет частотной поправки 6В , обуслов ленной нелинейной зависимостью емкости варикапа от на-
