Пример расчета автогенератора с частотным модулятором

1 Составим электрическую принципиальную схему автогенератора с кварцевым резонатором и частотным модулятором (рисунок 2).

Принципиальная схема автогенератора.

Рисунок 2

В качестве активного элемента применим транзистор КТ 315. Его верхняя граничная частота ft = 250 МГц, что многократно превышает частоту генерации f0 = 16 МГц. Это позволяет не учитывать инерционные свойства транзистора.

1 Электрический расчет автогенератора:

Приведем основные параметры КТ 315 [7]:

b0 =150; ft = 250 МГц; Ikдоп = 50 мА; Ukдоп = 15 В;

tk = 1000 пс; Сk = 10 пф при Ukэ = 5 В; Pдоп = 100 мВт.

Активное сопротивление кварцевого резонатора ZQ: принимаем rкв = 10 Ом.

1 Расчет по постоянному току [6]:

Ik0 = 8 мА; Ukэ = 5 В; Uэ = 2 В; Ек = 7 В;

Iб0 = Ik0 / b0 = 50 мкА.

Ток базового делителя:

Iд = 10*Iб = 0,5 мА.

Общее сопротивление делителя:

Rд = Еп / Iд = 9 / 0,5?10^-3 = 18 (кОм).

Поскольку Uбэ = 0,7 В, то Uб = Uбэ + Uэ = 0,7 + 2 = 2,7 В.

R4 = Uб / Iд = 5,4 кОм, R3 = Rд - R4 = 12,6 кОм.

R5 = Uэ / Iк0 = 250 Ом.

2 Расчет по переменному току [6]:

Ом; Ом.

1) Крутизна транзистора:

А/В

2) Коэффициент обратной связи:

.

3) Принимаем коэффициент регенерации Sр =5. Тогда управляющее сопротивление:

Ом.

4) Определяем:

Ом, откуда

Емкость конденсатора С1 выбираем из условия:

Ом.

тогда: нФ.

5) Дроссель Lдр1 рассчитаем по формуле:

мкГн.

6) Амплитуда выходного напряжения:

7) Мощность, потребляемая каскадом:

мВт.

8) Мощность, потребляемая кварцевым резонатором:

мВт.

9) Мощность, рассеиваемая транзистором:

10) Оценим величину допустимого сопротивления нагрузки из условия Pн = 0,1 Pкв = Uмк / 2Rн. Тогда

Ом.

Расчет управителя при частотной модуляции проведен по методике [8].

Исходные данные:

· частота автогенератора - f0 = 16 МГц,

· девиация частоты - Dfг = ±400 Гц,

· сопротивление кварца - rкв = 10 Ом,

· статическая ёмкость кварца - С0 = 3,7 пФ,

· динамическая ёмкость кварца - Скв = 16?10³ пФ,

· емкостное отношение - mкв = Скв / С0 =

= 16?10^-15 / 3,7?10^-12=4,3?10^-3.

Дроссель Lдр2 может отсутствовать, так как сопротивление делителя R3 // R4 = 10 кОм, что иного больше сопротивления конденсатора С₂, т.е. Х_С2 = 10 Ом. На практике можно применять Lдр1 = Lдр2.