4.9 Обоснование выбора автогенератора

Для создания стабильных автогенераторов нужно использовать высокодобротные колебательные системы, обладающие стабильной резонансной частотой, лучшими свойствами обладает колебательная система с кварцевым резонатором. Так как нашему передатчику предъявляться высокие требования по стабильности частоты, мы будем применять кварцевый резонатор. Выберем кварцевый АГ, который будет генерировать сигнал с частотой 80 МГц. Схема выбранного АГ имеет вид рисунок 4.5.1:

Рис. 4.5.1 Принципиальная схема автогенератора

4.10 Расчет автогенератора

Произведем расчет кварцевого автогенератора, по методике представленной в [3].

Исходные данные

- частота генератора f_р=80 МГц;

- выходная мощность Р_н=0.1Вт.

Принципиальная схему АГ представлена на рисунке 4.5.1

Выбор транзистора и резонатора

Руководствуясь тем что, фазовый сдвиг между колебаниями i_к(t) и u_б(t) можно было устранить с помощью корректирующей цепочки, следует выбирать транзистор, граничная частота f_t которого больше, чем заданная частота f_г колебаний.

Для наших исходных данных выбираем транзистор средней мощности КТ610А с граничной частотой f_t=400 МГц. Его паспортные данные:

С_­к=3 пФ;

С_э=21 пФ;

u_{к доп}=26 В;

i_{к доп}=0,3 А;

u_{б доп}=4 В;

Р_доп=1 Вт;

τ_ос=30 пС;

S_гр=0,1А/В;

U_отс=0,7В;

Средний коэффициент усиления тока В=50;

Граничные частоты: f_β=f_t/B=400/50=8(МГц), f_α=f_β+f_t=400+8=408 (МГц);

Активная часть коллекторной ёмкости С_кэ=С_к/2=1,5(пФ) и сопротивление потерь в базе r_б=τ_ос/С_ка=30/1,5=20 Ом; U_К0=0.3*u_{к доп}=7,8 В;

По исходным данным подберем кварцевый резонатор РКМ-14, со следующим параметрами, используя сайт Internet [10]:

- диапазон частот fр=5…300 (МГц)

- добротность Q=

- сопротивление кварца r_кв =10(Ом)

Расчет корректирующей цепочки

(4.10.1)

(4.10.2)

(4.10.3)

(4.10.4)

Крутизна переходной характеристики транзистора с коррекцией

(4.10.5)

Расчёт электрического режима

Выбираем i_{k max}=0.8*i_{к доп}=0,24(А); U_k0=0,3*U_{k доп} =7,8(В); θ=60˚; тогда α₀=0.22; α₁=0.39; γ₀=0.10; =0,5;

Рассчитываем основные параметры генератора:

(4. 10.6)

(4. 10.7)

(4.10.8)

(4.10.9)

Для стабильности частоты выбираем

(4.10.10)

(4.10.11)

(4.10.12)

(4.10.13)

(4.10.14)

(4.10.15)

-выполняется.

Значение сопротивления выбираем равным ;

; (4.10.16)

; (4.10.17)

(4.10.18)

(4.10.19)

- условие получения недонапряженного режима для увеличения стабильности частоты выполняется.

Расчет резонатора

Колебательная система автогенератора состоит из контура C1, C2,и Hz.

Параметры кварцевого резонатора приведены в выборе транзистора и резонатора.

Вычислим параметры элементов резонатора:

Для увеличения стабильности частоты целесообразно применять ослабленную связь резонатора с нагрузкой. В этом случае Q = Q₀ , Q₀ – добротность ненагруженного контура, так как потери в индуктивности существенно выше потерь в емкости, поэтому можно принять Q₀ = Q_HZ .

(4.10.20)

(4.10.21)

(4.10.22)

Определим резонансное сопротивление контура :

(4.10.23)

Определим коэффициент включения контура в выходную цепь транзистора:

(4.10.24)

(4.10.25)

(4.10.26)

Расчет емкостей С_св и С₂

Чтобы сопротивление нагрузки R’_н, пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротности контура, примем R’_н = 3R_к =3*51,3=153,9 (Ом)

Добротность последовательной цепочки Cсв Rн, возьмем Rн=50(Ом):

(4.10.27)

(4.10.28)

Определим емкость пересчитанную параллельно емкости :

(4.10.29)

(4.10.30)

Расчет цепи смещения

(4.10.31)

(4.10.32)

(4.10.33)

, - условие, исключающее шунтирование контура сопротивлениями и выполняется.

(4.10.34)

(4.10.35)

(4.10.36)

(4.10.37)

Расчет цепи питания

(4.10.38)

Сопротивление емкости блокировочного конденсатора Cбл1 на рабочей частоте должно быть много меньше внутреннего сопротивления источника питания, выбираем 1/2πfрСбл=0,1 Ом. Тогда:

выбираем Сбл1=0,15 мкФ

(4.10.39)