2. Расчет опорного кварцевого генератора.

Автогенератор — это прибор, преобразующий энергию источников питания в энергию высокочастотных колебаний без внешнего возбуждения. Автогенераторы являются первичными источниками колебаний, амплитуда и частота которых определяются только собственными параметрами схемы и должны в очень малой степени зависеть от внешних условий. В составе автогенератора обязательно должны быть генераторный прибор и колебательная система. Генераторный прибор управляет подачей порций энергии источников питания в колебательную систему для поддержания в ней колебаний постоянной амплитуды. Колебательная же система используется для задания частоты колебаний, обычно близкой к одной из ее собственных частот.

В многокаскадных передатчиках основные требования предъявляются к стабильности частоты автогенератора, мощность же и КПД (так как, как правило, мощности автогенераторов очень малы, то даже достаточно большой процент мощности, выделяемый в виде тепла на генераторном приборе, не может вывести генераторный прибор из строя) автогенератора не являются критичными параметрами.

Обеспечить основное требование — высокую стабильность частоты, автогенератор может лишь в случае, если его колебательная система будет обладать высокой эталонностью и добротностью.

Опорный кварцевый генератор в работе представляет собой кварцевый автогенератор с кварцевым резонатором, включенным в цепи обратной связи. В такой схеме принципиально возможно возбуждение колебаний нестабилизированных кварцевым резонатором за счет шунтирующего действия емкости кварцедержателя C₀. Для подавления таких колебаний резонатор шунтируется индуктивностью L₀.

Учитывая, что максимальная стабильность частоты автогенератора может быт получена только в том случае, когда частота генерации совпадает с частотой последовательного резонанса КвР, выберем кварцевый резонатор с частотой f_кв=f_г=f_ОКГ=10 МГц.

Рис. 2. Схема автогенератора с кварцевым резонатором в цепи обратной связи

1. Расчет параметров и режима работы кварцевого генератора

В соответствии с заданием для расчета предложен транзистор КТ316:

f_т= 700 МГц – предельная частота усиления по току в схеме с ОЭ;

S_гр= 0,03А/В – крутизна линии граничного режима транзистора;

β₀= 40 – коэффициент передачи по току;

Е_бо= 0,6 В – напряжение запирания;

С_к= 4,5 пФ – емкость база-коллектор;

r_б= 100 Ом– сопротивление материала базы,

Предельные параметры транзистора:

P_{к доп}= 0,25 Вт

U_{к доп}= 10,0 В

U_{э-б доп} = 4,0 В

i_{к доп} = 0,06 А

Параметры кварцевого резонатора:

f_кв= 10 МГц,

R_кв= 35 Ом,

Q_кв= 34000,

C₀= 5пФ,

P_кв= 0.2 мВт.

Мощность, рассеиваемая резонатором:

P_кв=0.2 мВт

Для обеспечения высокой стабильности амплитуды колебаний угол отсечки коллекторного тока в стационарном режиме выбирается из условия 80⁰≤≤120⁰

Зададимся углом отсечки =80⁰. Коэффициенты Берга при таком угле осечки равны:₀ = 0,286;₁= 0,473

1. Расчет параметров транзистора.

Максимально возможная амплитуда импульса коллекторного тока транзистора:

Задаемся = 5 мА и определяем:

Первая гармоника коллекторного тока

2. Расчет параметров колебательной системы и цепи обратной связи

Сопротивление резистора в эмиттерной цепи:

 91 Ом

Сопротивление:

Задаёмся Ом

Вспомогательный параметр

Отношение ёмкостей

Эквивалентное сопротивление контура Ом.

Параметры колебательной системы

Зададимся добротностью контура =50:

Ом;

пФ;

мкГн;

нФ

C₁=KC₂= 0.09*7,51*10^-9= 675,8 пФ

Индуктивность, нейтрализующая ёмкость кварцедержателя:

мкГн

3. Расчет энергетических параметров автогенератора:

Параметр

Сопротивление коллекторной нагрузки транзистора:

Ом

Амплитуда напряжения на коллекторе:

В.

Проверка режима работы транзистора:

В

Tак как U_к< U_кгр, то действительно генераторный прибор работает в недонапряженном режиме.

Расчет мощности, потребляемой от источника коллекторного напряжения:

мВт.

Мощность, отдаваемая транзистором

Р₁= 0.5U_кi_km1=0.5*2,504*0,005*0,473=

Расчет мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора: мВт.

Расчет КПД:

4. Расчет цепи питания транзистора

Расчет постоянной составляющей тока базы:мкА.

Напряжение смещения на базе: В

Выбор значения сопротивления в эмиттерной цепи:

Ом

Ток базового делителя:мкА

Напряжение источника коллекторного питания

Расчет R₁:кОм

Расчет R₂:кОм

Найдем значение сопротивления делителя: кОм

Проверка сопротивления делителя:

Т.к. , то проверка пройдена усешно.

Пусть

3. Расчет параметров оконечного каскада.

Оконечный каскад необходим для создания необходимой мощности на выходе, так как возбудитель для обеспечения высокой стабильности колебаний работает на малых мощностях. Как покажет дальнейший расчет, в данной работе для обеспечения необходимой мощности в оконечном каскаде используется две двухтактных схемы. Основным фактором, влияющим на расчет режима работы транзисторов, будет расчет на заданное значение мощности Р₁- мощности первой гармоники, отдаваемой в нагрузку одним транзистором. Расчет ведется при угле отсечки 90 градусов. При описании входной цепи необходимо также рассчитать номиналы элементов, составляющие корректирующе-согласующие цепи для формирования чисто резистивного сопротивления, которые представляют собой параллельный контур, являющийся дополняющей цепью для последовательного контура, который явно появляется при отображении эквивалентной схемы транзистора.

В качестве транзистора для оконечного каскада был выбран транзистор 2П979А со следующими параметрами:

Таблица 1

Тип	Eси, В	Рвых, Вт	F, МГц	S,A/B	E0,B	Sгр,A/B	Rt,п-к, С̊/Вт	Сзи/Сси/Сзс, пФ	Предельные напряжения, В Uси/Uзи	icдоп, А
2П979А	28	150	230	2,9	2…6	4	0,88	225/185/30	65/±20	28