Устройство генерирования и формирования сигналов

f_гр >  3,3f_раб

f_гр >  600 Мгц

 

В качестве активного прибора выберем  транзистор 2Т610Б:

 

Тип прибора	h21	U’ B	Sгр см	fгр мГц	Ск пФ	Ска пФ	Сэ пФ	rб Ом	rэ Ом	rк Ом	Lб нГн	Lэ нГн	Lк нГн	Рдоп Вт	Рвых Вт	Кр	Uко В
2Т610Б	130	0,7	0,11	800	3,8	1,3	15	6	2	7,8	2,5	0,7	2,5	1,2	1	10	12,6

Зададимся углом отсечки коллекторного  тока. Выберем 110 градусов, для получения достаточно высокого коэффициента усиления по мощности.

 

Из пособия (1) выберем θ=110^о и сведём необходимые параметры в таблицу:

Θ , град.	αо(θ)	α1(θ)	γо(θ)	γ1(θ)	g1(θ)
110	0,379	0,531	0,509	0,713	1,40

 

Для расчёта режима транзистора  мощного усилителя высокой частоты воспользуемся методикой, представленной в (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт коллекторной цепи

 

1.Напряженность граничного режима

Р_вых1 = 0,453 Вт

α_о = 0,379

S_гр = 0,11 См

U_ko = 12,6 В

 

 

=  0,836

 

2.Амплитуда первой гармоники  коллекторного напряжения и тока

U_k1 = U_k0 *  ξ_гр

U_k1 = 10,5 В

 

I_k1 = (2* Р_вых1)/ U_k1

I_k1 = 85 мА

 

3. Постоянные составляющие коллекторного, базового и эммитерного токов:

h₂₁ = 130

g₁ = 1,40

 

I_ko = I_k1 / g₁

I_ko = 61,4 мА

 

I_Б0 = I_ko / h₂₁

I_Б0 = 472 мкА

 

I_Э0 = I_ko + I_Б0

I_Э0 = 61,872 мА

 

4. Максимальная величина коллекторного тока

α_о = 0,379

I_{K МАКС} = I_ko / α_о

I_{K МАКС} = 162 мА < 300 мА

 

5. Мощности, потребляемая от источника  питания и рассеиваемая на  коллекторе транзистора соответственно

P_O = I_ko * U_ko

P_O = 773,7 мВт

 

P_P = P_O - Р_вых1

P_P = 320,8 мВт

6. КПД коллекторной цепи

η_Э = Р_вых1 / P_O

η_Э = 0,58

7. Эквивалентное сопротивление  коллекторной нагрузки 

R_K1 = U_k1 ² / 2*Р_вых1

R_K1 = 122,5 Ом

 

Расчёт базовой цепи

 

1. Дополнительное сопротивление  между базой и эмиттером.

F_гр = 800 МГц

С_ЭМ = 15 пФ

R_Д = h₂₁ / 2*π*F_гр*С_ЭМ

R_Д = 1,724 кОм

2. Амплитуда базового тока

γ₁ = 0,713

χ = 1+2*π*F_гр*С_ЭМ*R_K1*γ₁

χ = 7.589

 

I_Б1 = 206 мА

 

3. Максимальное обратное напряжение  на эмиттерном переходе

U' = 0,7 В 

 

 

 

 

 

U_БЭМАКС = 7.3 В > U_БДОП      (U_БДОП  = 4 В)

Следовательно необходимо уменьшить  R_Д

R_Д ≤ * ( |U_БДОП |+|U'| ) / (1+cos(θ))*I_Б1

 

 

R_Д =910 Ом ≤ 1015 Ом

При это необходимо включить параллельно R_Д дополнительную ёмкость С_Д

С_Д = h_21Э/ 2*π*F_гр*R_Д -С_ЭМ

С_Д = 13.4 пФ

4. Напряжение смещения на эмиттерном  переходе 

γ_о = 0,509

R_б = 6 Ом

R_Э = 2 Ом

 

 

 

 

 

 

U_Б0 = - 2.434 В

 

 

5. Активная и реактивная составляющая  входного сопротивления транзистора

Z_ВХ1 = r_ВХ1 + j*x_ВХ1

 

 

 

 

 

L_ВХ = 2,592 нГн

 

 

 

 

 

r_ВХ = 1,836 Ом

 

 

 

 

R_ВХ = 334,2 Ом

 

 

 

 

 

 

r_ВХ1 = 2,226 Ом

 

 

 

 

 

 

x_ВХ1 = - 8,46 Ом

 

6. Мощность возбуждения

 

 

P_В1 = 229 мВт

 

7. Коэффициент по мощности

 

 

 

К_Р = 1,957

 

Расчет цепи питания и смещения

Рассчитаем сопротивление автосмещения, определяющее смещение на базе транзистора. Значение U_бо и I_бо из режима расчета работы транзистора. Значения R_а найдем из соотношения:

 

 

 

R_a = 5.152 кОм

 

Рассчитаем блокировочные элементы на цепи смещения:

ω∙L_бл>>r_вх1

 

 

 

L_бл = 18,7 нГн

Примем L_бл = 22 нГн

 

Блокировочную емкость выберем  из соотношения:

 

 

 

 

С_бл = 1.986 нФ

Примем С_бл = 2,2 нФ

Рассчитаем блокировочные элементы на цепи питания:

 

 

 

L_бл1 = 1,084 мкГн

Примем L_бл1 = 1,2 мкГн

 

Блокировочная емкость:

 

 

 

 

С_бл1 = 36,071 пФ

Примем С_бл1 = 39 пФ

Разделительная емкость должна удовлетворять условию:

1/(ω∙С_р)<<R_к1

 

 

 

С_Р = 71,141 пФ

Примем С_Р = 82 пФ

 

 

 

 

 

Расчет согласующей  цепи

Исходные данные для расчета:

R_к1=122,56 Ом,    r_вх1=2,22 Ом =R_н

 

В качестве межкаскадной цепи согласования применим Г-образную цепь (рис.3)

Значения R_к1 и R_н связаны со значениями реактивной сопротивлений Г-образной цепи соотношениями:

 

 

 

Q_H = 7,352

 

 

 

 

X₁ = 16.6

 

 

X₂ = 16.36

 

 

 

C₁ = 53.03 пФ

 

 

 

 

L = 14.5 нГн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет кварцевого автогенератора

Автогенератор – это источник электромагнитных колебаний, в котором колебания  возбуждаются самостоятельно без внешнего возбуждения. В РПУ АГ применяют  в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Основное требование, предъявляемое к ним – высокая стабильность частоты. АГ проектируется таким образом, чтобы в нем возбуждались гармонические колебания. Основным элементом АГ является резонатор, главное свойство которого – колебательный характер переходного процесса.

 

В соответствие с требованиями к  частоте и выходной мощности выбираем АГ

 на микросхеме POS-200

 

Назначение выводов:

1 – питание

2 – выход

3 – вывод кварца

4,5,6,7 – корпус

8 - вход

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

(1) Р.А. Грановская «Расчет каскадов  радиопередающих устройств» Москва  изд. МАИ 1993 год

 

(2) Н.С. Давыдова «Методические  указания к курсовому проектированию  радиопередающих устройств» Москва  изд. МАИ 1991 год

 

(3) Под общей редакцией Н. Н.  Горюнова 

«Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник» Москва Энергоиздат 1982 год

 

(4) Конспект лекций по курсу  «Устройства генерирования и  формирования сигнала»