Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Принципы использования блокировочных элементов в АГ и их расчет такие же, как и в усилителях мощности (в генераторах с внешним возбуждением), за исключением особенностей выбора емкостей цепи автосмещения (для избежания прерывистой генерации). Для уменьшения дестабилизирующего влияния непостоянства нагрузки АГ вьюодно связывать с последующим каскадом возбудителя или усилителя мощности через буферный каскад: в ламповых схемах режим работы буферного каскада выбирают без тока сетки,' в транзисторных схемах буферный режим принципиально невозможен и функции буферного каскада выполняют усилители с высоким входным сопротивлением — составные эмиттерные повторители или каскады на ПТ.
Для получения высокой стабильности генерируемой частоты угол отсечки В транзисторного АГ желательно выбирать тэк, чтобы токи и напряжения на переходах транзистора были по форме близки к синусоиде. Чем больше В, тем лучше форма тока. Однако с приближением 8 к 180' (мягкий колебательный режим) снижается стабильность амплитуды колебаний вследствие того, что колебательная характеристика и прямая обратной связи пересекаются под очень острым углом. При уменьшении 0 ток обогащается гармониками, что вызывает понижение стабильности генерируемой частоты. Однако работа с О < 90' (жесткий колебательный режим) позволяет обеспечить меньшее тепловое рассеяние на выходном электроде транзистора (более высокий КПД) и более высокое значение входного сопротивления транзистора, что способствует повышению стабильности частоты АГ.
Но мягкое самовозбуждение удобнее в эксплуатации, поскольку автоколебания возникают и самостоятельно устанавливаются при произвольных условиях в момент включения АГ. Компромиссное решение, при котором в момент включения АГ начинает работать без отсечки (в режиме мягкого самовозбуждения) с последующим автоматическим переходом его в жесткий режим, предусматривает автоматическое изменение напряжения сыещения по мере нарастания амплитуды колебаний АГ.
При этом угол отсечки в установившемся режиме автоколебаний транзисторного АГ обычно выбирают равным (60...75)'. Целью автоматического смещения в схеме АГ служит РОщепочка, запирающее напряжение на которой создается 362 363 емкости Ссэ и С,': 1 р =ыоЬ = — ', зыо С 1 Св = —, ыор Рис. 4.19 365 постоянной составляющей тока змиттера или базы (истока или затвора), например ЛэС, на рис. 4.19. Величина коэффициента обратной связи с АГ К„= ГГо1/ГУх1 выбирается с учетом относительноуо шунтирующего влияния на колебательную систему АГ входной и выходной проводимостей транзистора.
При малых К„(т.е. при относительно небольших.У 4).в. значительной степени проявляется нелинейность барьерной емкости С . При больших К, (т е. при больших амплитудах ГГо1) возрастает влияние входной проводимости транзистора. Обычно в АГ на биполярных транзисторах выбирают К, = 1. При нежестких требованиях к стабильности частоты с целью увеличения выходной мощности К„можно уменьшить, выбрав Кос = 0,3...0,5. Для АГ с возможно более высокой стабильностью частоты и малой мощностью в нагрузке параметры конструкции катушки индуктивности колебательной системы (контура) выбирают так, чтобы добротность нагруженного контура Яз была наиБольшей. Обычно на частотах )' ( 200 МГц добротность ненагруженного контура Ях и = 100...
250 и его характеристическое сопротивление р = 50...200 Ом. ' Наибольшее значение добротности нагруженного контура обеспечивается при работе АГ на нагрузку с бесконечным входным сопротивлением и при возможно меньшем коэффициенте включения р коллектора в колебательный контур. Для обеспечения нужного значения р в схеме типа емкостнои трехточки при выбранном значении р в цепь Хз последовательно с катушкой индуктивности включают конденсатор СЗ (см. рис. 4.18,а). При этом ыо =;(Ь,С~, где Сд — результирующая емкость контура: 1/Ся = 1/С1'+ 1~Со + 1/Сз, С~1 — С1 + С,'~, С' эквивалентная емкость связи с нагрузкой, полученная при пересчете последовательной цепочки С, Лз (см.
рис. 4.19) в параллельную Сс Л'„. Для пересчета можно использовать соотношения Л„",/Л„= Щ + 1; Х,'„/Х = 1+ 1Я~~ . Чтобы непостоянство нагрузки не уменьшало заметно стабильность частоты, необходимо выполнить условия Я,', > Л„. Обычно достаточно, чтобы Я,', > ЗЛ . При атом можно рассчитывать Коэффициент включения коллектора транзистора в колебательную систему АГ р = С~/С1. Коэффициент обратной связи в АГ К, = = С~1/Сз, характеристическое сопротивление контура АГ где р — эквивалентное сопротивление нагрузки для коллектора Л = Р Лх.с = Лэ где Л .с = рЯх. Доз, а требуемое значение Л„ определяется из расчета режима.
Добротность нагруженного контура Ях х = р!и„, где г„— сопротивление суммарных потерь в контуре АГ. Обычно потери в индуктивности существенно больше потерь в емкостях, поэтому ориентировочно можно сччтать, что Щ „- Доз = ыоЦго, где гг. — сопротивление потерь в катушке индуктивности; Доз — добротность катушки индуктивности.
Расчет АГ на рабочих частотах, где заметна инерционность транзистора, усложняется учетом комплексности крутизны транзистора. Кроме того, с повышением частоты потери в транзисторе возрастают, а его реактивные проводимости оказываются соизмеримыми с проводимостями пассивной части АГ и зависят от режима работы транзистора, что ведет к дополнительной нестабильности частоты.
Примеры расчета АГ при использовании схемы АГ с фазированием даны в 14.5, с. 141-148). Фазовый сдвиг у, между первой гармоникой коллекторного тока и управляющим напряжением на Базе можно уменьшить, если, например, в эмиттерную цепь транзистора ввести корректирующую цепочку ~4,6, с. 40). Схема АГ на биполярном транзисторе изображена на рис. 4.19. Наибольшее практическое применение получила схема Клаппа. Колебательная система здесь образована Сы Ь, Сз, Сз.
Цепочка ˄ф— корректирующая; Л С, — цепочка эмиттерного автосмещения для уменьшения угла отсечки в состоянии генерации по окончании переходных процессов после включения питания АГ, Элементы Соя, Ьол, Лол, Ср, Ссэ — блокировочные, для развязки питания и цепеи по переменной составляющей. При этом величиной емкости С, обеспечивается, кроме того, сопротивление нагрузки. Открывающее фиксированное смещение на базу транзистора осуществляется подачей напряжения питания Ез через резистивный делитель Л1Л2. Основное требование, предъявляемое к АГ, — высокая стабильность частоты генерируемых колебаний. Стабильность частоты АГ в значительной мере определяется добротностью колебательной системы, инерционностью используемого в нем транзистора и выбранным режимом его раБоты.
При воздействии дестабилизирующих факторов меняется режим работы транзистора и его параметры (межэлектродные емкости, — фаза средней крутизны). Чем больше значение 4р„тем сильнее влияют на генерируемую частоту дестабилизирующие факторы. Е учетом изложенного в АГ необходимо использовать маломощные высокочастотные транзисторы типа, например, КТ306, ГТ311, КТЗ12, КТ331, КТ357, КТ373 или аналогичные им. Для повышения стабильности генерируемой частоты транзистор должен работать в облегченном режиме. Напряжение питания коллекторного перехода и амплитуду импульса коллекторного тока выбирают ИЗ УСЛОЕИй 9» (0,2...
044)1» доп; Ек < (043...0,5)Е» д,п, ГДЕ гк до»9 И евдо» вЂ” допустимые паспортные значения импульса коллекторного тока и коллекторного напряжения. Режим работы транзистора АГ выбирают резко недонапряженным. При перенапряженном режиме увеличивается дестабилизирующее влияние на генерируемую частоту изменения питающего напряжения, из-за повышенного содержания высших гармоник в импульсах коллекторного тока малейшее изменение угла отсечки приводит к заметным относительным изменениям уровней высших гармоник, что эквивалентно из1ленениям у»4.
Кроме того, использование перенапрлж»нного пожима приводит к увеличению выходной проводимости транзистора, снижающей добротность колебательной системы АГ. Если в схеме вместо Ьб, использовать Лб, то необходимо учесть падение напряжения на этом резисторе: постоянное напряжение на коллекторе Ек = Еп со 1»СВбд. Обычно Вб„= (5... 10)11 /1„1. Ниже приводится методика инженерного расчета АГ (4.6], выполненного по схеме, показанной на рис. 4.19.
1. Выбираем транзистор малой мощности и фиксируем его параметры: средний коэффициент усиления по току В, Ск С», /т, Еотс, ек доп, гк доп, Рк.д п~ чгр, 'Ск.а = Ск/2~ тос =- гбСк.а Вы'1исляем /б = Хг//г~ Уо = Ут + Уб: Гб = т, /Ск. ВЫбраВ тИП траНЗИСтсра, НаХОдИМ ПО справочным данным 1» сс (0,2... 0,4)4» д,п, ек сс (0,4... 0,5)ек доп выбираем коэффициент обратной связи в АГ К„= 1; 6 = 60'. Тогда с»0 = 0,218; 491 = 0,391; 70 — — 0,109; созд = 0,5. Рассчитываем корректирующую цепочку: //,1'1 1 В,', =(3,, 5)гб 1+ ( — ] —: Вз /б /г 4дт С» В'„Л 1 1 где Вк, Л вЂ” сопротивления, корректирующие частотные свойства транзистора в открытом и закрытом состояниях соответственно.
Должно выполняться условие Л„< Л, в противном случае следует выбрать другой транзистор. При использовании 'транзистора с коррекцией крутизна переходной характеристики может быть рассчитана по формуле гкм о (1 —,5д) б.доп 1кб — гкм 1к1 — гкм ~'б1 ~41 Ег 1 = —.; Вп = —; Р1 = 0,51»1У»1,' Ре = 1 0Е»; 1»с 1к1 Рк = (10 Р1) < Рк дол' Ц = 1 1/10, 'Есм = Еотс Губ1 созй; ]Š— Убг] < ]видок]' 4' = — ' 6р к 1»м = 1 о Е ' б < Егр гр к Неравенство 1 < 0,51 есть условие получения недонапряженного режима при относительно слаБой зависимости барьерной емкости коллекторного перехода Ск от напряжения е» (для увеличения стабильности частоты).
3 Расчет колебательной системы АГ. При расчете колебательной системы АГ, как правило, задаются волновым сопротивлением контура р = 50...200 Ом. В диапазоне 10...30 МГц обычно индуктивность контура выбирается равной Б = 1..9 мкГн. ВыБрав величину Ь с добротностью сбб = 100...250, вычислим параметры В.шЮ1; р=~/ —; ГВ» ')/ В„,' /1 Сзко ~ — — — — —,] 1,С~ С, С,] 1 Св =— 400 Е Р = шва' С,' Сг — — — ' Кос С С = —; 79 Чтобы сопротивление нагрузки В'„(пересчитанное к выходным электродам транзистора) не снижало заметно добротность контура, достаточно принять Л'„) ЗВ».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
