Расчет ВЧ генератора

На рисунке 4 избражена принципиальная электрическая схема транзисторного ВЧ генератора.

Рисунок 4 - Транзисторный ВЧ генератор

Основными техническими данными для расчета транзисторного LC-генератора являются: выходная мощность, отдаваемая автогенератором в нагрузку, Рвых и частота генерируемых колебаний fр.

.Выбираем тип транзистора. При заданном значении Рвых мощность Рк, которую должен отдать транзистор в контур, составляет

РК =Рвых/ηк,

Вт

Где ηк, - КПД контура.

При повышенных требованиях к стабильности частоты автогенератора КПД контура ηк выбирают в пределах 0,1…1,2. В остальных случаях его можно увеличить до 0,5…0,8.

Выбирая транзистор, необходимо исходить из условий

РК max >PK,max ≥fp,

где РК max -максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора выбранного транзистора; fmax -максимальная частота генерации биполярного транзистора; выбранного типа. Параметры РК max = 0,4Вт. и fmax = 200 МГц. высокочастотных транзисторов приведены в справочнике по полупроводниковым приборам (взяли транзистор КТ 668В, или его аналог BС393)

. Рассчитываем энергетический режим работы генератора. Выбираем импульс коллекторного тока косинусоидальной формы. Считая, что в критическом режиме угол отсечки тока коллектора θ=90°,по графикам (рис. 5) находим коэффициенты разложения импульса коллекторного тока α1=0,5; α0=0,318.

Находим усредненное время движения τп носителей тока между p-n переходами транзистора по формуле

τп≈1/2πfmax

c

Вычисляем угол пробега носителей тока

φпр=2πfрτп

Вычисленное по формуле значение φпр выражаем в градусах. При этом учитываем, что при φпр=2π угол φпр=360°. Находим угол отсечки тока эмиттера

θэ=θ-φ°пр

;

По графикам (рис. 5) определяем коэффициенты разложения импульса эмитерного тока α1(Э) и α0(Э)

Рисунок 5 - График для определения значений

Напряжение питания можно определить по формуле при этом Uk берем в пределах 0,8…1,2 В:

;

Коэффициент использования коллекторного напряжения выбираем из соотношения:

ξ=1-2Рк/Ек2Sкрα1

;

где Sкр - крутизна линии критического режима выбранного транзистора (при отсутствии данного параметра в справочнике значение Sкр определяют графически в семействе идеализированных выходных характеристик транзистора; из справочника возьмем Sкр=0,03).

Определяем основные электрические параметры режима:

амплитуду переменного напряжения на контуре

мк=ξ|Ek|;

амплитуду первой гармоники коллекторного тока

K1m=2PK/Umk;

Постоянную составляющую коллекторного тока

Kпост=α0IK1m/α1

;

максимальное значение импульса тока коллектора

Kи max= IK1m/α1

;

мощность, расходуемую источником тока в цепи коллектора

Р0=IKпост|Ek|;

;

мощность, рассеваемую на коллекторе

РК рас=Р0-РК

;

причем необходимо, чтобы

РК рас<РK max

КПД по цепи коллектора

η=РК/Р0

;

Эквивалентное резонансное сопротивление контура в цепи коллектора

рез=Umk/IK1m

;

Находим коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОБ на рабочей частоте

21б(fp)=h21б/

;

Где h21б(fp) - коэффициент передачи тока; f h21б(fp)-предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора выбранного типа.

Для определения параметра h21б (значение которого не всегда приводится в справочниках) может быть использована формула

Статья в тему

Оптико-акустические газоанализаторы
ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ это приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях. Наряду с испо ...