Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1.введение.

в процессе данной работы необходимо спроектировать широко распространенное в аппаратуре связи устройство, вырабатывающее так называемую “сетку частот”, то есть несколько гармонических колебаний. Подобное устройство содержит автогенератор, вырабатывающий исходное (задающее) колебание; нелинейный преобразователь, искажающий форму сигнала; набор активных фильтров, выделяющих требуемые гармоники, и масштабирующие усилители предназначенные для согласования входных и выходных сопротивлений устройств, а так же для поддержания необходимого уровня формируемого сигнала.

В качестве задающего автогенератора в работе используются схемы на биполярных транзисторах с пассивной лестничной RC-цепью обратной связи. При расчете автогенератора необходимо рассчитать: значения всех элементов схемы, амплитуду стационарного колебания на выходе генератора.

Нелинейный преобразователь строится на основе биполярных, полевых транзисторов или полупроводниковых диодах. Анализ схемы нелинейного преобразователя включает в себя аппроксимацию ВАХ нелинейного элемента и расчет спектрального состава выходного тока и напряжения.

В качестве активных фильтров используются активные полосовые RC-фильтры на основе операционных усилителях с полиномиальной аппроксимацией частотной характеристики полиномами Чебышева. Развязывающие (усилительные) устройства представляют собой масштабирующие усилители на интегральных микросхемах.

2.Расчет автогенератора.

2.1 Рекомендации по расчету автогенератора. В качестве задающего генератора в работе используются схемы на биполярном транзисторе с пассивной RC-цепью обратной связи Рис.1.

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: R_к<

Существуют рекомендации и по выбору сопротивления базы R_б: R_б>>R. Подобный выбор удобнее делать после расчета значений сопротивлений R.

Емкости конденсаторов С цепи обратной связи обычно выбирают в пределах 100пФ÷1мкФ, а величину емкости разделительного конденсатора С_р - из условия: С_р>>С.

2.2 Расчет автогенератора. RC-генератор выполнен по схеме изображенной на Рис.1, с использованием биполярного транзистора КТ301. Частота генерации fг = 100 кГц. Напряжение питания Uпит авт = 12В.

(1)

Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи R_к =2 кОм.

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации ωг=2πfг должна выполняться условия баланса фаз и баланса амплитуд:

где Н_ус(ω_г),Н_ос(ω_г) – модули передаточных функций Н_ус(jω),Н_ос(jω);

φ_ус(ω_г),φ_ос(ω_г) – аргументы передаточных функций φ_ус(jω),φ_ос(jω).

(2)

Д ля заданной схемы:

(3)

И з этой формулы видно, что φ_ус(ω_г)=π, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный π. Это будет выполняться при равенстве нулю мнимой части знаменателя выражения Н_ос(jω):

т о есть:

Отсюда получаем выражение для частоты генерации:

(5)

(4)

Теперь можно записать что:

(6)

Найдем значения сопротивлений R и R_н, входящих в формулы для расчета ω_г и Н_ос(ω_г). Входное сопротивление R_н составного транзистора:

(7)

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

R_бэ2 – входное сопротивление транзистора VT2.

Для определения β и R_бэ2 нужно выбрать рабочую точку транзистора.

Для этого вначале необходимо построить проходную характеристику транзистора i_к=F(u_бэ) – зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного значения напряжения. В свою очередь, исходными для построения проходной характеристики являются входная характеристика транзистора i_б=F(u_бэ) (Рис.2) и выходные характеристики транзистора i_к=F(u_кэ) (Рис.3).

На семействе выходных характеристик транзистора КТ301 проводится нагрузочная прямая через точки с координатами (0,6) и (12,0). По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строится промежуточная характеристика i_к=F(i_б) (Рис.4). Для этих целей удобно составить Таблицу 1.

Таблица 1

Таблица 2

Затем используя полученную зависимость i_к=F(i_б) (Рис.4) и входную характеристику i_б=F(u_бэ) (Рис.2), определяем требуемую зависимость i_к=F(u_бэ) (Рис.5). Все данные, необходимые для построения характеристики сведем в Таблицу 2.

uбэ	0,4	0,5	0,6	0,7
iб	0,02	0,05	0,1	0,18
iк	0,8	2,1	4,2	5

По проходной характеристике определим положение рабочей точки, зададимся значением U_бэ0=0,525В – это середина линейного участка проходной вольт амперной характеристики (Рис.5).

(8)

Т огда по входной ВАХ (Рис.2) транзистора определяем значение R_бэ2 в рабочей точке:

(9)

К оэффициент усиления транзистора по току:

З ная R_бэ2 и β, можно рассчитать R_н составного транзистора по формуле (7):

Из условия R>>R_к следует выбрать значение R≥10кОм. Но эту величину необходимо уточнить при дальнейшем расчете.

(10)

Определим теперь амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику S_ср=F (U_бэ). Значение средней крутизны для различных значений U_бэ можно определить по методу трех ординат, формула (10):

У добно оформить все расчеты в виде таблицы (Таблица3).

На основании этой таблицы строим колебательную характеристику S_ср=F(U_бэ) (Рис.6).

Для того чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение U_бэ необходимо рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме S^*_ср.

И звестно что Н_ус(ω_г)=S^*_срR_к. С другой стороны, из баланса амплитуд получается, что Н_ус(ω_г)=1/Н_ос(ω_г). Исходя из этого:

(11)

О пределим значение Н_ос(ω_г) для рассчитанных R_н и R по формуле (6) , для этого возьмем R=6 кОм:

Для этого расчетного значения Н_ос(ω_г) средняя стационарная крутизна S^*_ср=14,2 мА/В (обозначена на Рис.6).

(12)

Используя колебательную характеристику и зная значение средней крутизны в стационарном режиме, легко найти стационарное действующее значение напряжения U_бэ=U_вх=0,125В. Тогда напряжение на выходе генератора стационарном режиме можно найти из соотношения:

(12)

О пределим значение емкости в цепи обратной связи, из выражения для частоты ω_г,, формула (5):

Е мкость С_р разделительного конденсатора выбирается из условия С_р>>С или 1/ω_гС_р≤0,01R. Возьмем С_р=0,2 мкФ.

(13)

(14)

О сталось определить только значение сопротивления R_б, задающего рабочую точку U_бэ0, I_бэ0. Рассчитаем его по формуле:

Выбираем резистор с номиналом R_б=7,5кОм.

Расчет RC – генератора на этом можно считать законченным, ниже приведена схема RC – генератора с найденными значениями элементов (Рис.7).

3.РАСЧЕТ СПЕКТРА ЧАСТОТ НА ВЫХОДЕ НЕЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

3.1 Рекомендации по расчету спектра частот. Чтобы получить гармоники колебания, вырабатываемого RC - генератором, это колебание следует подать на нелинейный преобразователь. Таким образом, каскадно с генератором включается нелинейный преобразователь. Его цель – исказить гармонический сигнал так, чтобы в составе его спектра появились гармоники с достаточно большими амплитудами.

Анализ работы нелинейного преобразователя обычно проводится во временной и частотной областях. При анализе во временной области графически строится зависимость тока i_вых(t) и напряжения u_вых(t) на выходе нелинейного преобразователя от напряжения u_вх(t) на входе, используя проходную ВАХ нелинейной цепи. Для этого выполняется аппроксимация характеристики нелинейного элемента; определяются амплитуды спектральных составляющих тока и напряжения, строится спектр амплитуд тока |i_вых|=F₁(ω) и напряжения |u_вых|=F₂(_ω).

В схемах транзисторных нелинейных преобразователей конденсаторы С_р1 и С_р2 (емкостью в несколько десятков микрофарад) служат для разделения по постоянному току автогенератора, нелинейного преобразователя и фильтров.

В нелинейном преобразователе с полевым транзистором напряжение смещения подается на затвор транзистора от отдельного источника напряжения U₀ через сопротивление R₁.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата