2. Принципиальная схема автогенератора

Усилительный каскад (рис. 3.1.) выполнен на транзисторе ОЭ с известными элементами R₁, R₂, R_Э, C_Э предназначены для задания режима покоя и температурной стабилизации. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора.

Параметрами колебательного контура является ёмкость конденсатора C и индуктивности L первичной обмотки w₁ трансформатора. Сигнал обратной связи снимается с вторичной обмоткой w₂, индуктивно связанной с обмоткой w₁ и подаётся на вход транзистора. Отклонение составляет

Рис. 3. 1. Схема генератора с трансформаторной обратной связью

Сигнал обратной связи может быть снят непосредственно с колебательного контура.

Ввиду зависимости величин L, C колебательного контура и параметров транзистора от температуры наблюдается зависимость от температуры и частоты f. В условиях постоянства температуры нестабильность частоты вызвана изменением дифференциальных параметров транзистора в зависимости от изменения положения точки покоя усилительного каскада, что в частности, обуславливает необходимость его стабилизации. Наибольшая стабильность частоты достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты обуславливается тем, что кварцевый резонатор, являясь эквивалентом последовательного колебательного контура, обладает высокой добротностью.

Генераторы LC-типа реализуются в виде гибридных интегральных микросхем, в которых реактивные элементы L, C применяют в качестве навесных.

2. Расчёт автогенератора

Расчёт автогенератора начнём с выбора транзистора VT1. Так как выходная мощность автогенератора должна быть равна 15 мВт, выберем маломощный транзистор, который также обеспечит стабильность частоты колебаний при уменьшении средней температуры транзистора.

Для того, чтобы транзистор можно было считать неинерционным, что обеспечивает то, что средняя крутизна транзистора S будет действительной величиной, необходимо, чтобы частота автогенератора f_Г была намного меньше, чем граничная частота транзистора f_тр (для этого достаточно, чтобы f_Г = 0,3·f_тр). Значит, исходя из этого, необходимо, чтобы f_тр = . Так как частота генератора равна 50 МГц, необходимо, чтобы граничная частота транзистора равнялась

МГц

Исходя из этого, выберем транзистор КТ315Г,

Наимен.	тип	Uкбо(и),В	Uкэо(и), В	Iкmax(и), мА	Pкmax(т), Вт	h21э	Iкбо, мкА	fгр., МГц	Кш, Дб
КТ315А	n-p-n	25	25	100	0.15	30-120	0.5	200	-
КТ315Б		20	20	100	0.15	50-350	0.5	200	-
КТ315В		40	40	100	0.15	30-120	0.5	200	-
КТ315Г		35	35	100	0.15	50-350	0.5	200	-
КТ315Г1		35	35	100	0.15	100-350	0.5	200	-
КТ315Д		40	40	100	0.15	20-90	0.6	200	-
КТ315Е		35	35	100	0.15	50-350	0.6	200	-
КТ315Ж		20	20	50	0.1	30-250	0.01	200	-
КТ315И		60	60	50	0.1	30	0.1	200	-
КТ315Н		20	20	100	0.1	50-350	0.6	200	-
КТ315Р		35	35	100	0.1	150-350	0.5	200	-

Таблица 4.1 Параметры транзистора.

Uкбо	- Максимально допустимое напряжение коллектор-база
Uкбои	- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база
Uкэо	- Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
Uкэои	- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер
Iкmax	- Максимально допустимый постоянный ток коллектора
Iкmax и	- Максимально допустимый импульсный ток коллектора
Pкmax	- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода
Pкmax т	- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом
h21э	- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
Iкбо	- Обратный ток коллектора
fгр	- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером
Кш	- коэффициент шума биполярного транзистора

Расчитаем граничные частоты коэффициента передачи тока [1]:

f_β = ;

f_β = = 10 МГц;

f_α = f_тр + f_β;

f_α = 200 + 10 = 210 МГц;

В качестве активного элемента выбран транзистор КТ 315, основные параметры которого приведены выше.

Для нахождения тока на коллекторе необходимо построить график зависимости напряжения от этого тока с учётом, что максимальная допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода составляет 15 мВт. После построения графика (рис. 4.1) к нему нужно провести касательную, проходящую через точку на оси абсцисс 12 В, эта точка соответствует входному значению напряжения. Точка пересечения касательной с осью ординат даст номинальное значение коллекторного тока. Для нормальной работы транзистора ток на коллекторе берётся в четыре - пять раз меньше.

Рис. 4.1 График зависимости тока на коллекторе от напряжения

С учётом термостабилизации напряжение на коллекторе , напряжение питания распределяется между напряжением коллектора и эмиттера в пропорции 10:1 – это применимо к более мягким условиям эксплуатации, а для более жёстких условий (когда большой разброс рабочих температур) на коллектор подаётся 80% от входного напряжения.

По найденному из графика значению и взятому из выше изложенных условий можно найти значение сопротивления на коллекторе:

связано с значением индуктивности в цепи и ёмкости эмиттера следующим выражением:

,

где значение корня является волновым сопротивлением цепи .

Найдя значение волнового сопротивления, и, зная, что по условию частота работы генератора составляет 50 МГц, можно составить систему уравнений.

Решив систему, получаем значения емкости конденсатора С и параметра индуктивности L:

Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером выбирается близким к наименьшему значению или приравнивается к нему самому. С помощью и уже известного значения тока на коллекторе находится ток базы. Ток, проходящий через сопротивление , берётся в четыре раза больше. Отсюда по первому закону Кирхгофа находится ток на резисторе .

Используя закон Ома, находятся сопротивления резисторов , , , необходимые параметры цепи были посчитаны выше.

Полученные расчётные значения:

Окончательные результаты, сведённые с табличными значениями (ряд Е24):