Frisk_1_tom

470 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ

Биполярные транзисторы, обладающие большой крутизной позволяют получить высокостабильные по частоте колебания даже при небольших добротностях колебательных систем, т. к. обеспечивая слабую связь транзистора с контуром можно снизить дестабилизирущее влияние транзистора на генерируемую частоту (изменение ϕ s1).

7.7 Энергетический расчет гетеродина

Порядок расчета.

1. Для транзистора КТ326В по справочнику [6] находим граничную часто-

òó fò. (fò = 400 ÌÃö, Ðê ìàõ = 250 мВт — предельная мощность рассеяния на коллекторе, Сê = 5 пФ — емкость коллекторного перехода, τ ê = 450 ïñ — ïî-

стоянная времени цепи обратной связи).

2. Задаемся Uêý0 = 6.5 Â, Iê0 = 3 ìÀ, Uêý màõ = 13 Â, Uêý min = 0.2 B (максимальное и минимальное напряжения между коллектором и эмиттером), ак-

тивной составляющей генерируемой мощности Рàã = 5 ìÂò.

3. По выходным характеристикам транзистора определяем критическую

крутизну Sêð.

4. Распределенное (объемное) сопротивление базы

rá' = τ ê/Ñê.

5. Сопротивление эмиттера

rý = 25,6/Iê0(ìÀ).

6. h21ý = h21ý min h21ý max — среднее значение коэффициента усиления по

току в схеме ОЭ.

7. Коэффициент передачи тока при включении транзистора с ОБ

h21á = h21ý /(1 + h21ý).

8. Предельная частота усиления для схемы с ОБ

fh21á = fα ≈fòh21á.

9. Граничная частота по крутизне проходной характеристике транзистора

fy21 = fòrý/rá'.

10.Выбираем угол отсечки тока коллектора Iê : θ = 90°.

11.Для выбранного угла отсечки вычисляем коэффициенты Берга: α 0, α 1

αn(θ) = γ n(θ)/(1 − cosθ).

12.ϕ ê = –arctg(f/fy21).

13.Полная генерируемая мощность

Pã = Pàã/cos ϕ ê.

14. Коэффициент использования коллекторного напряжения

ξêð = 1 – 2Ð/(U2êý0Sêðα 1(θ)).

14. Амплитуда переменного напряжения на контуре

Uêì = ξêðUêý0.

15. Амплитуде первой гармоники тока коллектора

Iê1 = 2Ðã /Uêì.

16. Модуль эквивалентного сопротивления нагрузки генератора в крити- ческом режиме

Zý êð = Uêì /Iê1.

17. Амплитуда импульса тока коллектора

Iêè = Iê1/α 1(θ).

8.Литература

1.Радиоприемные устройства / Под ред. Н. Н. Фомина. М.: РиС, 2003.

512 ñ.

2.Разевиг В. Д. Применение программ P-CAD и PSpisce для схемотехни- ческого моделирования на ПЭВМ. В 4 вып. М.: РиС, 1992.

3.Головин О. В., Кубицкий А. А. Электронные усилители. М.: РиС, 1983.

323 ñ.

4.Разевиг В. Д. Система схемотехнического проектирования Micro-CAP V. М.: СОЛОН, 1997. 273 c.

5.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: ВШ, 2000. 462 с.

6.Петухов В. М. Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. Справ. Т.1. М.: ÊÓÁÊ-à, 1997. 668 ñ.

7.http://WWW/spectrum-soft/com/demo/html (адрес в Internet для получе- ния студенческой версии ССМ МС).

Ðèñ. 14.1

нансного типа (рис. 14.1). Усилительный каскад реализован на транзисторе КТ 316 В (Q1), включенного по схеме с общим эмиттером. Резисторы R2 и R3, являясь делителем напряжения источника питания, создают требуемую величину напряжения между базой и эмиттером, вместе с резистором R4. Резистор R4 является одновременно сопротивлением, обеспечивающим стабилизацию режима по постоянному току транзистора за счет отрицательной обратной связи (вместе с резистором R3). Включенный параллельно ему конденсатор С2 устраняет возникновение отрицательной обратной связи по переменному току. Это позволяет, при некотором ухудшении частотных свойств усилителя, получить больший коэффициент усиления каскада, сохраняя высокую стабильность режима работы транзистора. Нагрузкой каскада является колебательный контур, с учетом внесенных в него, комплексного сопротивления детектора и выходного сопротивления транзистора. Резонансная частота нагруженного контура равна стандартной частоте усилителей промежуточной частоты радиовещательных приемников АМ сигналов — 465 кГц. Транзистор подключен к колебательной системе с коэффициентом включе- ния 0,5, что снижает влияние, изменяющихся под действием внешних факторов, параметров транзистора на характеристики колебательного контура.

По этой же причине детектор подключен к колебательному контуру каскада усилителя промежуточной частоты через катушку связи L3. Так как элементы колебательного контура L1 и L2 и С3 не обладают потерями, то для получения реальной добротности и конечной полосы пропускания, примерно

474 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ

10 кГц, в контур включен резистор R7, являющийся эквивалентным сопротивлением контура на резонансной частоте. Резистор R5 вместе с резистором R4 служат для получения заданного значения напряжения на коллекторе Uêý0 (5 В) и коллекторного тока Iê0 (4,5 ìÀ).

Конденсатор С1 выполняет роль разделительного конденсатора, а резистор R1 — выходного сопротивления предыдущего каскада (внутреннее сопротивление источника сигнала).

Нагрузкой детектора, реализованного на диоде Д9В, является параллельное соединение С4 и R6, являющееся фильтром низкой частоты.

Источником питания служит независимый источник постоянного напряжения (V2) величиной 12 В.

На вход исследуемой схемы может подключаться источник гармонического или амплитудномодулированного сигнала.

4 Методические указания по выполнению работы

4.1 Машинное моделирование

Компьютерное моделирование проводится с использованием системы схемотехнического моделирования Micro-CAP8.

Предполагается, что:

•студенты знакомы с основами работы операционной системы WINDOW'S 98 (или более поздними версиями);

•имеют доступ к сети INTERNET и в состоянии по, указанному в п. 7 настоящего описания, адресу получить инсталляционные файлы студен- ческой версии программы mc8demo.exe или приобрести эту программу на CR дисках.

Демонстрационная версия содержится в ZIP-файле (ее можно раскрыть программой PKUNZIP). Запуск программы осуществляется программой SETUP.EXE. После завершения установки формируется папка Micro Cap8 Working Demo для быстрого запуска МС8. В подкаталог МС8demo\data заносятся файлы схем, имеющие расширение .CIR, и библиотеки математических моделей компонентов в файлах с расширением .LBR.

После установки и запуска программы mc8demo.exe в верхней части экрана монитора появляется окно главного меню с панелью команд (рис. 14.2).

Меню главного окна представлено второй строчкой сверху. Оно состоит из команд: File, Edit, Components, Windows, Options, Analysis, Help. Верхняя строчка главного окна в подкаталоге \DATA укажет имя, присвоенное ЭВМ или, назначенное Вами, вводимой схемы с расширением.CIR, которое используется для описания схемы во внутреннем формате МС8 (вначале ЭВМ присваивает формируемой схеме имя CIRCUIT с некоторым порядковым номером, которое при выходе из программы можно заменить на любое другое).

Применяемые в принципиальной схеме наиболее часто встречающиеся компоненты (конденсаторы, резисторы, индуктивности) выбираются курсором (рис. 14.2) в строке основных компонентов, активируются левой кнопкой (например, резистор) мыши и затем помещаются в выбранном месте главного окна при повторном нажатии на левую кнопку. Удерживая нажатой левую

Ðèñ. 14.2

кнопку можно вращать компонент, щелкая правой. При отпускании левой кнопки местоположение компонента фиксируется и на ниспадающем меню Resistor предлагается присвоить ему позиционное обозначение (PART), указать его величину (VALUE), а так же другие, не используемые при выполнении лабораторной работы, параметры. Присвоенные значения могут изображаться вместе с компонентом в главном окне, если подсвеченный параметр помечен галочкой Show (рис. 14.3). При вводе значения параметров допускается использование масштабных коэффициентов:

Таблица 1

Масштабный коэффициент может содержать и другие дополнительные символы, которые программа игнорирует. То есть величина емкости, например, 5 пФ может быть введена: 5 PF или 5 P, или 5Е-12.

Подтверждением окончания ввода любого компонента является нажатие кнопки ОК. Если неверно введены какие-либо сведения, то нажатие кнопки Cancel отменяет всю введенную информацию о компоненте.

476 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ

Ðèñ. 14.3

При необходимости коррекции отдельных элементов принципиальной схемы необходимо сначала его удалить. Для этого вначале активизируют режим редактирования элементов и компонентов схемы (Select Mode, рис. 14.2). Затем, подведя курсор к компоненту, нажать левую кнопку мыши. При этом подсвечивается, обычно зеленым светом, компонент или соответсвующий текст на принципиальной схеме и затем, войдя в меню EDIT, на выпадающем подменю выбирают CUT (рис. 14.4) и удаляют необходимый атрибут схемы. Альтернативным вариантом при удалении компонентов является применение пиктограммы CUT (или Ctrl-X) на панели инструментов (ножницы), которая активизируется только при нажатии кнопки Select Mode (рис. 14.2).

Ввод транзистора КТ 316 В n-p-n типа осуществляется пиктограмму символа транзистора левой кнопкой мыши на панели основных компонентов (рис. 14.2). На выпадающем справа меню (рис. 14.5) NPN:NPN Transistor рамка с названием Name и выключателем справа (Show, помечен галочкой) выводит в окне схем сообщение о том, что это позиционное обозначение (PART). Одновременно в окне Vаlue указывается предлагаемое к вводу в окно схем название компонента (транзистора) и при нажатом выключателе они отображаются в окне схем.

В рамке Display выключателями задаются условия отображения в окне схем компонента: с помеченными выводами (Pin Markers), названиями выводов (Pin Names) или пронумерованными выводами (Pin Numbers). Мы ограничимся лишь выводом на экран токов (Currents), значением мощности (Powers) и условий эксперимента (Conditions). Поочередно активизируя строки в высвеченном окне Part, Value и, соглашаясь с предложенными названиями компонентов или игнорируя их (например, можно пропустить строку Value); в строке MODEL указываем тип транзистора.

478 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ

Поскольку в библиотеке МС8 нет отечественных транзисторов, то необходимо ввести параметры модели Гумеля — Пуна транзистора КТ316В, представляемых в массиве Source: Local text area of C:\DATA\VdetAM.CIR (рис. 14.5).

Ðèñ. 14.6

Для этого, после ввода позиционного обозначения транзистора (PART), характеристики, определяющей активный режим (VALUE, можно не вводить), выбирается строка MODEL и нажатием на кнопку NEW осуществляете переход в режим ввода параметров новой модели тразистора. В строке MODEL появляется надпись New Model1, что дублируется в верхней строке Value. Находящийся там курсор позволяет ввести, выбранный Вами в колонке справа тип транзистора или ввести новый. При отсутствии там транзистора КТ316В (используйте линейку прокрутки), введя в рамке Value тип транзистора (КТ316В) затем приступате к редакции параметров модели Гумеля — Пуна биполярного транзистора, описанного в таблице параметров. Помещая кусор в одном из окон массива: Source:Local text area of C:\DATA\VdetAM.CIR, активизируем его левой кнопкой мыши. Здесь VdetAM — имя файла, использующегося для ввода принципиальной схемы амплитудного детектора и последуюего анализа. Содержащиеся в каждом оконе числового массива значе- ния удаляются «стрелкой» на клавиатуре и затем вводятся из описания модели транзистора КТ 316В.