3. Расчет автогенератора.

Рассчитаем RC-автогенератор на биполярных транзисторах КТ301, схема 1.

Частота генерации f_Г=100 кГц

Напряжение питания U_{пит авт}=12 В

Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи R_к=2 кОм

Схема 1

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

где - модули передаточных функций ;

- аргументы этих передаточных функций.

Для данной схемы

Отсюда видно, что , следовательно, для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный .

Получаем выражение для частоты генерации

и коэффициент передачи цепи обратной связи на частоте генерации

Входное сопротивление R_н составного транзистора

где - коэффициент усиления транзистора по току (для VT1);

- входное сопротивление транзистора VT2

Для определения нужно выбрать рабочую точку транзистора.

Для этого вначале строим проходную характеристику транзистора I_к=F(U_бэ) зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения U_бэ. Исходными данными для построения проходной характеристики являются:

– входная характеристика транзистора I_б=F(U_бэ) (Рис. 1)

– выходная характеристика транзистора I_к=F(U_кэ) (Рис. 2)

На семействе выходных характеристик транзистора КТ301, (Рис. 2) проводим нагрузочную прямую через точки с координатами (0, U_пит )и (U_пит / R_к, 0)

По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строим промежуточную характеристику I_к=F(I_б) (рис 3)

Рис 1

Рис 2

∆I_б = 25 мкА

Iб. mА	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125
Iк.mА	0,1	1,1	2,1	3,1	4,05	4,85

Рис 3

Используя полученную зависимость (Рис. 3) и входную характеристику I_б=F(U_бэ) (Рис. 1), определяем требуемую зависимость I_к=F(U_бэ) (Рис. 4)

Uбэ, В	0.3	0.4	0.5	0.55	0.61	0,62
Iб. mА	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125
Iк. mА	0,1	1,1	2,1	3,1	4,05	4,85

Рис 4

По проходной характеристике определяют положение рабочей точки. Зададимся значением U_бэ0 = 0,55В - это середина линейного участка проходной ВАХ

Тогда по входной ВАХ транзистора определяют в рабочей точке

=

Коэффициент усиления транзистора по току

Зная , можно рассчитать сопротивление составного транзистора:

Из ряда номинальных значений резистор

Из условия выберем значение .

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

Значение средней крутизны для разных значений U_бэ определим по методу 3-х ординат по формуле:

U1(бэ). В	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25
Iк мАx. мА	3,9	4,85	4,9	4,9	4,9
Iк мин. мА	2,1	1,6	1,1	0,6	0
Sср. мА/В	18	16,25	12,7	10,75	9,8

По этой таблице построим колебательную характеристику Рис. 5.

Рис 5

Для определения по колебательной характеристике стационарного действующего значения U_бэ необходимо рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме . Известно, что .

Но из баланса амплитуд . Тогда

Определим значение для рассчитанных значений R_н и R

Для этого значения средняя стационарная крутизна располагается ниже колебательной характеристики, и поэтому в схеме будет происходить генерация колебаний.

Используем колебательную характеристику и ее значение средней крутизны в стационарном режиме, найдем действующее значение напряжения . Оно равно . Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме найдем из соотношения:

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

Емкость C_Р разделительного конденсатора выберем из условия . Возьмем С_Р=15 нФ

Определим значение сопротивления R_б, задающего рабочую точку U_бэ0, I_бэ0. Рассчитаем по формуле :

Выберем резистор с номиналом R_б=6,2 кОм.

R кОм	Rк кОм	Rб кОм	C нФ	C р нФ
10	2	6,2	0,15	15