1. Расчет автогенератора

В качестве задающего генератора в работе используются схемы на биполярном транзисторе КТ301Б с пассивной RC-цепью обратной связи.

Рисунок 1.1 Схема автогенератора

Автогенератор собран на составном транзисторе VT1-VT2 для увеличения входного сопротивления транзистора по цепи базы.

При расчете RC-генератора необходимо руководствоваться следующими практическими соображениями. Сопротивление нагрузки выбирается так, чтобы выполнялось условие: << (по меньшей мере, на порядок). Сопротивление базы должно быть << .

Емкости конденсаторов C цепи обратной связи обычно выбираются в пределах 100 пФ 1 мкФ, а величину емкости разделительного конденсатора из условия: >>

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации должны выполняться условия баланса амплитуд и баланс фаз:

(1.1)

Для заданной схемы:

(1.2)

Видно, что =π, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный π. Это будет выполнятся при равенстве нулю мнимой части знаменателя передаточной функции .

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(1.9)

Из условия : получаем

(1.10)

Из критериев Рауса-Гурвица:

(1.11)

(1.12)

Найдем значения и , входящих в формулы для расчета ) и .

Входное сопротивление составного транзистора

(1.13)

где β – коэффициент усиления транзистора по току (для VT1)

(1.14)

- входное сопротивление транзистора VT2; и определяются по входной характеристике транзистора (рис. 1.2, в)

Для определения и выбираем рабочую точку на проходной характеристике транзистора - зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения (рис. 1.2, а).

Все данные, необходимые для построения характеристики, сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Проходная характеристика

, В	0.52	0.61	0.654	0.725	0.77
,мА	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25
, мА	1.1	2.09	3.1	4.01	4.6

По проходной характеристике (рис. 1.2, а) определяем положение рабочей точки: 0.65 В – середина линейного участка ВАХ

Тогда по входной ВАХ транзистора (рис. 1.2, в), определяют в рабочей точке по формуле (1.14):

Коэффициент усиления транзистора по току

(1.15)

Рассчитаем его для рабочей точки

Зная и можно рассчитать по формуле (1.13) сопротивление составного транзистора: кОм. Из условия << выбираем значение R=30 кОм .

Определим теперь амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику

Значения средней крутизны для различных значений можно определить по методу 3-х ординат по формуле (1.10):

(1.16)

Определение величин и показаны на рис.2.5. Все расчеты оформим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 – Колебательная характеристика

, В	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
,мА	3.65	4.4	4.7	4.7	4.7	4.7
, мА	2.1	1.4	0.9	0.45	0	0
,мА/В	15.5	15	12.67	10.625	7.83	5.88

На основании этой таблицы строится колебательная характеристика . Она приведена на рисунке 1.3.

Для того, чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение необходимо предварительно рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме .

Известно, что . С другой стороны из баланса амплитуд . Отсюда

(1.17)

Определяем значение для рассчитанных значений и

Тогда по формуле(1.17)

Используя колебательную характеристику и зная значение средней крутизны в стационарном режиме мА/В, легко найти стационарное действующее значение напряжения . Оно равно В. Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме можно найти из соотношения:

(1.18)

Т.е.

Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты (1.5) найдем

Определим по формуле (1.8):

Емкость разделительного конденсатора выбирается из условия >> или . Возьмем =1 мкФ

Определяем значение сопротивления , задающего рабочую точку , . Рассчитаем его по формуле:

(1.19)

Тогда сопротивление базы получим

На этом расчет RC-генератора можно считать законченным.