Расчет преобразователя частоты.
Преобразователь
частоты выполним по схеме, изображенной
на рисунке 6.1
Рис. 6.1 Преобразователь частоты.
Выберем транзистор КТ372А.
Параметры транзистора:
–
коэффициент
шума
–
граничная
частота
–
максимальное
допустимое напряжение между коллектором
и эммитером
–
максимально
допустимая рассеиваемая мощность
коллектора
–
максимально
допустимый ток коллектора
На рисунке 6.2. изображены статические характеристики транзистора
Выберем
напряжение питания
.
Тогда по входной и выходной характеристикам
построим проходную характеристику
транзистора (Рис.6.3.) (
– ток коллектора [А],
–
напряжение между базой и эммитером
[В]).
Рис.
6.3. Проходная характеристика транзистора
Аппроксимируем проходную характеристику:
Тогда крутизна равна:
На
рисунке 6.4. изображена зависимость
крутизны от напряжения
.
(крутизна на графике в
,
напряжение в вольтах)
Рис.
6.4.
Зависимость крутизны от напряжения
Выберем
–
напряжение покоя между базой и эммитером
Потребуем,
чтобы амплитуда напряжения гетеродина
была равной
.
Тогда первая гармоника крутизны равна:
,
где
–
функция Бесселя первого порядка.
Выберем
Исходные данные:
-
полоса пропускания фильтра преобразователя
частоты (ПЧ)
–
затухание
колебательного контура
–
выходная
проводимость транзистора
–
входное
сопротивление транзистора
–
проводимость
нагрузки
–
емкость
нагрузки
–
результирующая
емкость контура
Транзистор
будем считать безинерционным прибором,
так как
(преобразование
частоты – верхнее).
Рассчитаем эквивалентное затухание контура с учетом внесения
проводимостей нагрузки и транзистора в контур:
.
Требуемый коэффициент трансформации на входе нагрузки:
,
Индуктивность контура:
.
Резонансная проводимость контура:
Требуемый коэффициент трансформации на входе контура:
.
Требуемое значение емкости контура:
Коэффициент передачи ПЧ по напряжению:
.
Расчет цепей питания и смещения.
Определим
методом 3-х ординат постоянную составляющую
тока коллектора, обусловленную
выпрямляющим свойством p-n
перехода. По проходной характеристике
транзистора при воздействии
получим:
Решив
систему уравнений, получим
Потребляемая мощность равна:
Мощность,
рассеиваемая на коллекторе, зависит
от уровня входного сигнала и не превышает
(так
как
,
где
–
мощность преобразованного полезного
сигнала).
Выберем
,
тогда напряжение автосмещения равно
(
):
Напряжение смещения, задающее режим покоя транзистора, равно:
.
Выберем
,
тогда
,
выберем
.
выберем
Выберем
.
выберем
.
Зададимся
выходным сопротивлением гетеродина,
равным
и
выходным сопротивлением источника
сигнала (выходное сопротивление
предыдущего каскада
),
тогда вносимые сопротивления источника
сигналов и гетеродина равны:
,
где
и
коэффициенты
трансформации сигнала и гетеродина.
Для согласования источника сигнала и гетеродина необходимо выполнить условие:
Зададимся
,
тогда получим:
.
Тогда необходимый уровень гетеродина на входе трансформатора равен:
