Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для увеличения стабильности частоты желательно, чтобы автосмещенне создавалось током 1„с на сопротивлении )с,„, а не током ! Бс на сопротивлении )(„„= )7,)с'с!()7, + А',). Поэтому запишем условие, ясное из (4.30): )7,„» )7„„!В. На практике достаточно принять )т,„= 3)тм„)В. (4.36) Последнее условие установим, исходя из требования, чтобы ток )„с слабо зависил от изменений режима работы транзистора и определялся в основном элементами внешней цепи, что увеличивает стабильность частоты.
В приложении 11 получено соответствующее соотношение между Йс н аист.' й„„+ —" — = — "' ) 1 -)- — ~. 3..5 Г сосв1 (4.37) см Л сс Итак, для расчета цепи смещения имеем уравнения (4.30)— (4.37). Запишем их в более удобном виде. Для этого объединим попарно (4,30) и (4.37), (4.36) и (4.37) и решим (4.31) и (4.32) относительно Ям )см Получим следующую систему уравнений для расчета элементов цепи смещения: 3/мс ! с05 О )) и -и,„ь — )),— 1; Б- см 3) мсм =Змссс В; 4) я, — Л„сс Ес,ив; в) к,—. я,и дл„— и,). После проведения расчета следует проверить, не шунтируют ли сопротивления )с, и )т, колебательный контур.
Как видно из )49 Рнер ~/ ~1+~ — ) '~'340м; Рэ-- --800м; (3 ... 5) го Гу У )э т* В $г ~ 1 !8) ' ' 1С, Снов =. Ркоп Рв ~ 18 пФ; Р' =,:=-.23 Ом. 2п(о Рнор э Рнер ! Рв Принимаем Р„' = 22 Ом в соответствии со стандартным рядом сопротивлений. Крутизна переходной характеристики транзистора с коррекцией Як = 1/Р„' = 0,045 А!В, 3. Расчет электрического режима. Выбираем гюпах = 0 8 !н ноя .
16 мА; 47к — — О,З ин доп = 4,5 В; К = 1; 0 = бов, тогда ав -- — 0,2! 81; йх = 0,391; ув = О,!09; соз 0 =- 0,5. Рассчитаем основные параметры генератора: аунг =- гхх!нюэх '~' 6.3 мд: !кв = "вукюах — 3 5 мА; !тк 4/кг= ='0 7В: А ос Сн крах 0 7В. 3 (! — О! Рн — Ую!/щ =. 110 Ом; Р, = 0,5 1н, Ую =. 2,2 мВт; Р =. 1квУщ =. 15,75 мВт; Р ас =. Р— Р гн 13,6 мВт ( Р „„15мВт; Ч = Рх!Рв = 14 в4; Егм =-' и„, — !7эк! соз 0 = 0,25 В; )Е,„— !7о!! ~ ЗВ; й =- и„,!и„, = 0,16; Сгв = ! !нювхйЗгр!7нв) — О 82; хк ( 0,5хкгв.
150 рис. 4.22, чтобы исключить шунтирование, нужно выполнить условие аист 3) рк'„Рр, где рн„= Ск!Сх — коэффициент включения сопротивления Я„„в колебательный контур. Если это неравенство не выполняется, то нужно увеличить составляющую Я,м + гс„„/В в соотношении (4.37).
Расчет цепи питания. Цепь питания автогенератора (см. рис. 4.22) состоит из источника питания Е„блокировочных элементов Рел, Саны Очевидно соотношение для расчета Ро„. Ро„ж (5...10) х х Рн. Сопротивление емкости блокировочного конденсатора Се„, на рабочей частоте должно быть по возможности малым: много меньшим внутреннего сопротивления источника питания. При расчете напряжения источника питания нужно учесть требуемое постоянное напряжение на коллекторе У„в и падение напряжения на сопротивленир Ра„.
Ен = У„„+ !„в Ро„: Пример расчета задающего автогеиератора на биполярном транзисторе по схеме рнс. 4.22, работающего на частоте гр —— — 15 МГц. 1. Выбираем транзистор малой мощности КТ331 с граничной частотой Дг =- 250 МГц. Его паспортные данные: Сн = 5 пФ; С == 8 пФ; т = 120 пс; йоге = 0,6 В; ин „и .= 15 В; 1н яр„= 20 мА; ио к„я = 3 В; Рд „= — 15 МВт; З„р —— 20 мА!В. Считаем, что средййй коэффициейт усиления тока В = 20. Граничные частоты: 18 =- 1,!В == 12,5 МГц; )и = гг + 18 — — 262,5 МГц. Активная часть коллекторной емкости С Ск/2 — 2,5 пФ и сопротивление потерь в базе гв — — - т /Снв =.= 48 Ом.
2. Расчет корректирующей цепочки: 4, Расчет резонатора. В диапазоне частот 10 ... 30 МГц оптимальные зна. ечния нндуктивности контура Л:= 1... !0 мкГ. Выбираем С =-. 1,25 мкГ с добротностью !)~ = !25. Считаем. что Ое !)ь. Вычислим параметры элементов резонатора: 1 р =. ы С ==.. 118 Ом; Сх = — —— 90 пФ; Рв = РЯе 15 кОм, в р = .~„/~Р ~(и 0,086; С; = Схlр 1000 пФ; С, .=- СэЧКос .=- 1000 пФ; н в Са = (1'С вЂ” ПС, — !)С() — ' 110 пФ. 5. Расчет емкостей С а и С,. Чтобы сопротивление нагрузки Р„', пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротность контура, примем Р„' ся ЗР„300 Ом, Добротность последовательной --. с,.т„е=у тат.— + 2м; е =ь.
-. С „= 1((ыРн!)) 100 пФ; емкость, пересчитанная параллельно емкости С, С; .—. чв .=83,5пФ; Сз =С; — С' ~910пФ. сз 1 1~()з ' з ' т сэ 6. Расчет цепи смещения: 31 „! созв 1 У 1 7„(0) 1 ЗВ ( созв 45" ~ у(6)1 пРовеРка: (Сх/С,)з и, = 1!8 Ом с ЗРнст Р =- В = 300 Ом; Р, =. Р„стЕ„г'()и 5,5 кОм, Р, = Р,и,((ń— и,) = 3,2 ком; Сблз = 10((ыйем) — 3!Н) пФ. 7. Расчет цепи питания: Рал -— — 5Рк =- 550 Ом; выбираем 1(юв Сол == 0,1 Ом; тогда Сбщ — — О,! мкф; Е„=- Сач + (на Ра =- 6,5 В.
$4.11. Автогенераторы на туииельиых дмодах Туннельный диод — это маломощный генераторный диод с узким р-п-переходом, активные свойства которого проявляются в широком диапазоне частот — от постоянного тока до СВЧ. Это позволяет строить туннельные автогенераторы на самых различных частотах. Выходная мощность автогенераторов на туннельных диодах обычно составляет сотни микроватт. Важным достоинством диода является сохранение его свойств как активного элемента в условиях радиационного излучения. 15! Э квивалентная схема туннельного диода (рис. 4.23, а) содержит генератор тока 1', (и,), барьерную емкость р-и-перехода Со (и,), сопротивление потерь в полупроводнике и контактах г, и индуктивность выводов Е,.
Штриховой линией на рис. 4.23, б показана статическая ВАХ обычного диода с р-п-переходом. Типичные значения параметров диодов на арсениде галлия, наиболее часто применяемых в автогенераторах„следующие: га = 0,8... 5,0 Ом; напряжен не пика 1'а ВАХ ипн„= 0,12 ... О,!7 В; напряжение впадины ВАХ 1 икв = 0,55 ... 0,6 В; пикоиа вый ток г„н„= 1... !00 мА; гг га(аа) 'а" - отношение пикового тока к ада "а току впадины г'„„„й,„= 10 „, г Ю 20; барьерная емкость при l нулевом напряжении Са(0)= == 2...
50 пФ; индуктивность выводов Е, = 0,5 ... 1,5 нГ. Особенности автогенераторов на туннельных диодах. При выборе и расчете схемы туннельного автогенератора нужно учитывать следующее. 1. Туннельный диод — это прибор с ВАХ Аг-типа, поэтому колебательная система с учетом Е„и Со в точках подключения генератора тока 1, (и,) должна на заданной частоте иметь параллельный резонанс (см. 2 4.4.).
а) Рнс 4 2З. Зквнвалентная схема туннель ного диода (а) н статическая ВАХ гене ратора тока (б) лагг и, ба иа Рнс. 4 24. Прннннпкальная электрнческая (н) н эквивалентная (б) схемы питания туннельного днода 152 2, Участок отрицательной крутизны существует при весьма малых напряжениях и,. Чтобы диод проявлял себя как активный элемент автогенератора, напряжение питания ()в должно быть в преде, лах и„н,( ()е( и„, или 0,1( (те( 0,6 В. Так как напряжение стандартных источников питания Ен > 1,5 В, то требуется делитель напряжения (см. рис.
4.24, а). 3. Существование участка отрицательной крутизны не только на динамической ВАХ (как у всех активных элементов), но и на статической характеристике приводит к необходимости обеспечивать устойчивость рабочей точки по постоянному току. 4. Наличие участка отрицательной крутизны на динамической ВАХ диода в широком диапазоне частот может вызвать самовозбуждение паразитных колебаний в неявных колебательных контурах, образованных элементами конструкции автогенератора.
Для устранения паразитных колебаний следует особое внимание уделять проектированию и конструированию блокиро- / ! ночных элементов. Часто в автогенераторах 1 ! на туннельных диодах применяют антипара- Ю зитные резисторы. Режим работы туи- в й,'Еп' и 0 о нельного диода по по- д/ в/ стоянному току. Учитывая особенности тун- Ркс. 4.25. Нахождение рабочей точки туинельных автогенератонеаьяого диода по постояиному току ров, посмотрим, как следует выбирать и рассчитывать режим диода по постоянному току. В соответствии с рис.
4.24, а постоянное напряжение на диоде (/е Еп /п/чист (4.38) где Еп = Еп/Ех/(/Ст+ Ю' /чист =/Ег /(х/(/Сг+/Са)' (4.39) 1 — постоянный ток диода. Уравнению (4.38) соответствует эквивалентная схема рис. 4.24, б. Для расчета (/е и 1, имеем систему из двух уравнений: (4.38) и уравнение, описывающее статическую ВАХ диода 1 ((/). Варианты графического решения этой системы показаны на рис. 4.25, тангенс угла наклона прямой линии к оси абсцисс равен — 1//с„„. Из рис.
4.25 видно, что в зависимости от значения /1„„возможно одно или три решения. Оценим их устойчивость. Допустим, что в результате случайной флуктуации напряжение на диоде (/е изменилось на величину Ь(/ . Режим по постоянному току устойчив, если возникающий переходный процесс возвращает рабочую точку в исходное положение. Проведя анализ устойчивости (см. приложение 12)„получим следующее условие устойчивости режима диода по постоянному току: й„„(цбе), (4.40) где бе = б//б(/ — крутизна статической ВАХ туннельного диода в рабочей точке.
Применяя условие (4.40) к вариантам решений, изображенных на рис. 4.25, получим, что рабочая точка ( на рис. 4.25, а усюйчнва, а на рис. 4.25, б неустойчива. Практически устойчивость рабочей точки на участке отрицательной крутизны ВАХ обеспечивается применением достаточно малых сопротивлений хса. Электрическая схема авто- Е Я1 сх сы генератора на туннельном — диоде. На рис. 4.26 изобра- жена одна из возможных я сы с, с схем такою автогенератора.
Здесь Я,, )са — делитель напряжения в цепи питания; Са „Ьа„— элементы, блоРис. 426. Приициииальиая адеятриче- кирующие источник питания свая схема автогеиератора иа туииель- от токов высокой частоты; иом диоде С„С,, Š— элементы резо- натора, задающего частоту генерации; ф— емкость связи с нагрузкой. Чтобы одновременно обеспечить высокую стабильность частоты и оптимальный энергетический режим, применено неполное подключение резонатора к диоду. $4.12. Расчет автогенератора на туннельном диоде Расчет туннельного автогенератора состоит в основном из тех же этапов, что и расчет транзисторного автогенератора: 1) выбор диода; 2) расчет режима диода; 3)расчет резонатора и цепи питания. Рассмотрим этапы расчета. Выбор туннельного диода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
