6
ЧМ - частотная модуляция
Параметры идеализированных статических характеристик.
Сопротивление насыщения транзистора на высокой частоте rнас ВЧ=0.4 Ом.
Сопротивление утечки эмиттерного перехода R у.э>0.1 кОм.
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ на низкой частоте (f>0) ?о=15..50.
Сопротивление материала базы 0.2 Ом.
Сопротивление эмиттера 0.01 Ом.
Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ fт=100..200 МГц.
Барьерная емкость коллекторного перехода Ск=120..190 пФ при Ек=28В.
Барьерная емкость эмиттерного перехода Сэ=1700..2500 пФ при Еэ=5В.
Индуктивность вывода эмиттера 5 нГн.
Индуктивность вывода базы 5 нГн.
Допустимые параметры
Предельное напряжение на коллекторе Uкэ доп=70 В.
Обратное напряжение на эмиттерном переходе Uбэ доп=3.5 В.
Постоянная составляющая коллекторного тока Iко. макс. доп=20А.
Максимально допустимое значение коллекторного тока Iк. макс. доп=30А.
Диапазон рабочих частот 1.5..30 МГц.
Тепловые параметры
Максимально допустимая температура переходов транзистора tп.доп=200?С.
Тепловое сопротивление переход - корпус Rпк=1.5?С /Вт.
Энергетические параметры
Экспериментальные характеристики при работе в условиях, близких к предельно допустимым по какому-либо признаку (параметру) и ограничивающих мощность транзистора так, чтобы гарантировать достаточную надежность его работы;
f =30 МГц.
Pн >75 Вт.
Кн=13.4..16.
?=40..52%.
Ек=28 В.
Режим работы линейный < -30 дБ.
Выберем коэффициент полезного действия согласующей цепи ?сц=0.85.
Следовательно мощность на выходе одного плеча двухтактной схемы определится как .
P1=44 Вт.
Расчет коллекторной цепи выходного транзисторного каскада проводится по методике, изложенной в [2, 5] - расчет ГВВ на заданную мощность, вернее расчет одного плеча симметричной двухтактной схемы на половинную мощность.
Особенность расчета в данном случае в том, что согласующий трансформатор можно выполнить лишь для определенного набора коэффициентов трансформации, поэтому рассчитаем выходное сопротивление коллекторной нагрузки одного плеча двухтактной схемы при напряжении питания Eк=28 В; выбрав коэффициент трансформации и соответствующее ему сопротивление коллекторной нагрузки, рассчитаем коллекторную цепь.
Крутизна линии граничного режима
Sгр=2.5 А/В
Коэффициент использования коллекторного напряжения
(2.1)
Амплитуда напряжения на коллекторе
Uк=?гр·Eк (2.2)
Uк=0.9·28=25.2 В
Сопротивление коллекторной нагрузки
(2.3)
Rкэ=2·25.22/44=7.22 Ом
Выберем коэффициент деления
Сопротивление коллекторной нагрузки двух плеч двухтактного генератора 14.44 Ом
Сопротивление нагрузки, согласно заданию на проектирование 50 Ом.
Отношение двух сопротивлений и будет коэффициент трансформации 0.28. Ближайший коэффициент 0.25. Rкэ=6.25 Ом
Для определенного сопротивления нагрузки проведем расчет коллекторной цепи.
(2.4)
Uк=23.45 В
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока
(2.5)
Постоянная составляющая коллекторного тока
, (2.6)
где:
?1(?) - коэффициент Берга ?1(90?) =0.5;
?о(?) - коэффициент Берга ?0(90?) =0.319
Iко=2.394 А
Максимальный коллекторный ток
(2.7)
Iк max =7.504 A
eк minгр =Iк max·rнас ВЧ (2.8)
eк minгр =7.504·0,4=3 В
Напряжение питания
Eк= eк minгр+Uк (2.9)
Eк=3+23.45=26.45 В
Потребляемая мощность от источника коллекторного питания
Po max=EкIко (2.10)
Po max=26.45·2.394=63.32 Вт
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи
Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого значения Uкэ доп=70 В
Uк max=Eк+1.25·Uк
Uк max=26.45+1.25·23.45=55.76 Вт
В широкодиапазонных двухтактных генераторах при работе транзисторов с углом отсечки ?=90? (класс В) важно, чтобы в импульсах ток перекосов не было так, как при этом отсутствуют нечетные гармоники (3?, 5 ?,…) Устранение перекосов в импульсах достигается включением шунтирующего добавочного сопротивления Rд между выводами базы и эмиттера транзистора. Сопротивление Rд выбирают так, чтобы выровнять постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и открытом состояниях:
, (2.11)
(2.12)
Выберем из ряда номинальных значений
Rбк=249 Ом
?=1.44
Амплитуда тока базы
(2.13)
Iб=2.186 А
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
(2.14)
После расчета получаем: , следовательно необходимо уменьшить добавочное сопротивление.
Rд =12.1 Ом
Постоянная составляющая базового тока
(2.15)
Постоянная составляющая эмиттерного тока
Iэо=Iко+Iбо
Iэо=2.462 А
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
(2.16)
Еб= - 0.535 В
Значения Lвх ОЭ, rвх ОЭ, Rвх ОЭ и Свх ОЭ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (см рис 2.2):
(2.17)
Lвх.оэ =13.47 Гн
(2.18)
Ска - барьерная емкость активной части коллекторного перехода (Ска=(0.2..0.3) Ск)
rвхоэ=1.797 Ом
(2.19)
Rвхоэ=4.47 Ом
(2.20)
Рис 2.1 Схема замещения входной цепи
Активная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора Zвх=rвх + jXвх
(2.21)
rвх=1.886 Ом
(2.22)
Хвх=1.91 Ом
Входная мощность
Рвх=4.5 Вт
Коэффициент усиления по мощности одного плеча двухтактной схемы
Кр=9.78
То есть цепь коррекции должна создать линейно увеличивающийся с частотой ток базы (рис. 2.2, б, прямая 1). Подобную частотную зависимость в ограниченном диапазоне частот можно сформировать с помощью последовательного контура, возбуждаемого от источника ЭДС (рис. 2.3). Структура контура совпадает со структурой входной цепи транзистора (часть рис. 2.4, обведенная пунктиром). Частотная зависимость тока контура (кривая 2 на рис. 2.2, б) близка к линейной. Напряжение на ёмкости контура при этом определяет напряжение на переходе база-эмиттер транзистора и частотную зависимость тока коллектора: , (кривая 3, рис. 2.2, б).
Нормированные величины элементов контура, выраженные через неравномерность частотной характеристики мощности в нагрузке , определяются по следующим соотношениям:
.
В частности, при значении параметра ?=0.1 ?1=0.93, ?2=0.68 ток коллектора на границе полосы пропускания уменьшается до значения .
Определим значение добротности на верхней частоте входной цепи транзистора
, (2.23)
Qвх=1.415.
Так как Qвх >0.68, то последовательно с выводом базы нужно включить добавочный резистор
(2.24)
Rдоб=1.937 Ом
Емкость корректирующей цепи рассчитывается по формулам:
; ; . (2.25)
r=3.734 Ом
С=1.32 нФ
Скор=1.57 нФ
Для того чтобы создать режим источника ЭДС для последовательного контура (рис. 2.3), сделать входное сопротивление каскада чисто активным и частотно-независимым, на входе цепи устанавливается дополняющая цепь с элементами (рис. 2.4):
;
Rд=3.734 Ом
; ; .
L=13.47 нГн
Lд=18.4 нГн
Сд=966 пФ
Для двухтактной схемы после расчета корректирующих элементов у одного транзистора (на одно плечо схемы) значения Lд увеличивают в 2 раза, а Сд уменьшают в 2 раза, а для симметрии схемы оставляют два сопротивления Rд
Сд=483 пФ
Lд=36.8 нГн
Рассчитаем фильтр нижних частот для первого диапазона.
Требуемый уровень подавления внеполосных излучений
aтр =40дБ.
При использовании двухтактной схемы уровень подавления высших гармоник
aдт=15 дБ.
Минимально допустимое затухание, которое должен обеспечить фильтр в полосе задержания:
aф=25 дБ.
Производится нормирование частот: при этом частота среза фильтра (fср=12.5 МГц) принимается равной
?ср =1
Частота гарантированного подавления (в данном случае должна подавляться вторая гармоника 2·8 МГц)
(2.28)
?s=1.28
Из приложения 4 [6] определяем порядок фильтра и неравномерность в полосе пропускания.
Фильтр 7 порядка с неравномерностью 0.177 дБ.
Нормированные элементы фильтра:
С1=1.335
L2 =1.385
C3 =2.240
L4 =1.515
C5 =2.240
L6 =1.385
C7 =1.335
Проведем денормировку параметров фильтра
С= Кс ·С; L= КL ·L;
; (2.29)
Рис 2.6 Фильтр нижних частот
С1=339.891 пФ
L2=884.23 нГн
C3=570.30 пФ
L4=964 нГн
C5=570.30 пФ
L6=884.2 нГн
Число витков кабеля
(2.37)
?1=2.76=3 витка
Продольная индуктивность
(2.38)
Lпр.расч=4.55 мкГн
Рассчитанная индуктивность получилась больше требуемой: уменьшим число витков
? =2 витка
Lпр.расч=2.02 мкГн
Длина линии lл =(D-d+2h) ? (lл<0.02?)
lл=6.2 см
Трансформатор Т3:
ТДЛ Т3 можно намотать на том же сердечнике, что и Т1. При этом необходимо использовать другой кабель.
Выбор кабеля
Волновое сопротивление
Rвх - сопротивление двухтактной схемы
W=25 Ом
Кабель КВФ_25
a=2.49 мм; с=1 мм;
Амплитуда магнитной индукции при допустимых потерях была определена при расчете трансформатора T1.
Число витков определяется в соответствии с (2.37)
? 3 =4 витка
Продольная индуктивность (2.38):
Lпр. расч=8.09 мкГн
Оценим величину магнитной индукции первого сердечника
(2.39)
? - общее число витков трансформаторов Т1 и Т3
На частоте fн=8 МГц
B8раб=1.14·10-3 Тл
На частоте fв=30 МГц
B30раб=3·10-3 Тл
Удельные тепловые потери в феррите
(2.40)
На частоте fн=8 МГц
Рф 8=1.62·10-3 Вт /см3
На частоте fв=30 МГц
Рф30=4.3·10-4 Вт/см3
Мощность потерь в сердечнике
Pф = Рф·V (2.41)
Pф=9.5·10-4 Вт
Трансформатор Т2:
Возьмем ферритовый сердечник с такими же параметрами, что и у трансформатора Т1.
В соответствии с (2.37) определим необходимое число витков (Lпр2=7.46 мкГн, Uпр=3Uк)
?2=4 витка
Lпр. расч=8.09 мкГн
Длина линии lл=12.4 см
Оценим величину магнитной индукции второго сердечника
? - число витков второго сердечника
На частоте fн=8 МГц
B8раб=5.98·10-3 Тл
На частоте fв=30 МГц
B30раб=1.59·10-3 Тл
Удельные тепловые потери в феррите
На частоте fн=8 МГц
Рф 8=45·10-3 Вт /см3
На частоте fв=30 МГц
Рф30=24·10-4 Вт/см3
Мощность потерь в сердечнике
Pф=26·10-3 Вт
Индуктивность однослойной цилиндрической катушки со сплошной намоткой:
L= Lo n·D·10-3 (2.43)
Lo - параметр, зависящий от l/D
l/D=1.5
D=1 см
Для L =964 нГн в соответствии с (2.43) определим число витков
n=14 витков
Шаг намотки
?=l/n
?=1.07 мм
Для L =884.2 нГн в соответствии с (2.43) определим число витков
n=13 витков
Шаг намотки
?=1.15 мм
Блокировочный дроссель L (L) выберем из стандартных на ток Iко=2.4А
ДМ - 2,4-20
Конденсаторы C выбираются из условия
С =159 нФ
Выберем из ряда конденсатор с емкостью С=0.15 мкФ
Конденсаторы С выбираются из условия
С =0.33мкФ
! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
→ | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
→ | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
→ | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
→ | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
→ | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
Курсовая работа | Политический маркетинг |
Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
Курсовая работа | Социальные услуги |
Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
Курсовая работа | Карибский кризис |
Курсовая работа | Сахарный диабет |
Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |