Расчет генератора с внешним возбуждением

Министерство образования и науки Украины

УКРАИНСКАЯ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине «Приемо-передающие устройства»

на тему: «Генератор с внешним возбуждением»

Проект выполнила студентка 4 курса

Группы ДРЭ-Э4-1, учебный шифр ДРЭ-Э4-019 РЭКС

Ролик А.Н. ______________

Дата окончания проекта

Руководитель проекта Сахацкий Д.В.

Харьков 2007

Украинская инженерно-педагогическая академия

Кафедра: Автоматики и радиоэлектроники

Дисциплина: Приемо-передающие устройства

Специальность: Электроника, радиотехника, электронная схемотехника и связь

Курс 4 Группа ДРЭ-Э4-1 Семестр 7

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект студентки

Ролик Анны Николаевны

1.  Тема проекта: Генератор с внешним возбуждением

2.  Срок сдачи студентом законченного проекта

3.  Исходные данные к проекту: Генератор однокаскадный с внешним возбуждением. Электронная лампа-триод. Рабочая частота 12 МГц. Выходная мощность на первой гармонике 25 кВт.

4.  Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

1)  Выбрать схему генератора и лампу для обеспечения заданной мощности в рабочем диапазоне частот

2)  Расчет электронного режима работы генератора

3)  Расчет электрической схемы генератора

4)  Разработка детальных чертежей элементов резонансного контура генератора и составление принципиальной схемы генератора

5.  Перечень графического материала:

1)  Принципиальная схема генератора

2)  Чертежи элементов резонансного контура генератора

3)  Схема расположения элементов генератора

6.  Дата выдачи задания: 22.10.2007

Содержание

 

1.  Введение

2.  Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора с внешним возбуждением

3.  Расчет электронного режима лампы ГВВ

4.  Расчет и выбор блокировочных (разделительных) конденсаторов и индуктивностей

5.  Расчет конструкции дросселей

6.  Расчет выходной колебательной системы передатчика. Выбор контурных конденсаторов

7.  Выбор контурных конденсаторов

8.  Расчет конструкции контурной катушки индуктивности

9.  Заключение

Список использованной литературы

1.  Введение

Основные характеристики и параметры усилителей :

Чтобы правильно собрать и использовать усилитель, рассматривают

следующие три категории исходных данных:

Ø  условия питания:

·  природа и величина источников питания;

·  токи, потребляемые усилителем;

Ø  основные параметры:

·  тип и величина коэффициента усиления;

·  частотные характеристики (частота среза, произведение коэффициента усиления на полосу, произведение частоты на мощность);

·  входной и выходной импеданс;

Ø  погрешности и возможные ухудшения характеристик:

·  требуемый уровень точности коэффициента усиления;

·  линейность характеристики;

·  внутренние шумы;

·  предельные величины напряжений и токов

2.  Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора с внешним возбуждением

В цепях каскада ГВВ одновременно могут действовать напряжения и протекать токи с существенно различными частотами:

Ø  рабочая (несущая радиочастота) и ее гармоника

Ø  постоянный ток, напряжение

Ø  модулирующая (звуковая) частота

Ø  напряжение и ток промышленной частоты

Схема каскада строится таким образом, чтобы:

-   существовали источники напряжений и токов нужных частот;

-   необходимые напряжения были приложены к электродам активных приборов;

-   существовали замкнутые цепи для всех токов т источника к «потребителю» и обратно к источнику;

-   на нужных элементах ГВВ возникали падения от нужных составляющих токов.

Цепи с токами и напряжениями не должны мешать друг другу: не создавать короткие замыкания или разрывы в цепях друг друга.

Электронные лампы имеют заметную емкость между управляющей сеткой и анодом, которая называется проходной. За счет проходной емкости происходит прямое прохождение энергии из входной цепи в выходную и обратная реакция выходной цепи на входную. Проходная емкость влияет на работу ГВВ даже когда лампа заперта большим отрицательным напряжением смещения, снято анодное напряжение или выключен накал лампы. Наличие обратной связи входной и выходной цепи ГВВ через проходную емкость может привести к самовозбуждению ГВВ. Для ослабления влияния проходной емкости в ламповых ГВВ с экранирующей сеткой (тетроды и пентоды), а также построение ГВВ по схеме с общей сеткой.

Несмотря на то, что проходная емкость тетродов в несколько десятков раз меньше емкости таких же по мощности триодов, последние находят преимущественное применение в диапазоне частот до 30 МГц в каскадах мощностью до 500-1000 кВт. Это связано с тем, что для таких мощностей сложно изготовить тетрод из-за трудностей охлаждения экранирующей сетки.

На высоких частотах (до 1000 МГц и выше) трудно обеспечить малое индуктивное сопротивление вывода экранирующей сетки в тетродах, поэтому и в этом случае преимущественное применение находят триоды.

Вынужденное применение триодов при больших мощностях или высоких частотах заставляет отказаться от включения ламп по схеме с общим катодом, обладающей наибольшим коэффициентом усиления по мощности и приводит к необходимости включения ламп по схеме с общей сеткой для ослабления проходной емкости С_кс .

Как известно, возможны два варианта построения схем питания анодной цепи лампового ГВВ: последовательное и параллельное. Чаще применяется последовательное как самое простое. Кроме этого при последовательном питании колебательная система в анодной цепи лампы не шунтируется блокировочными деталями и их паразитными реактивностями. Особенностью последовательного питания является наличие постоянного напряжения анодного питания E_a на элементах колебательной системы. Для исключения условий самовозбуждения в области высоких частот лампу включают по схеме с общей сеткой.

3.  Расчет электронного режима лампы ГВВ

По данным выходной мощности на первой гармонике и рабочей частоте генератора выберем лампу ГУ-25Б.

2.1. Поскольку проходная мощность обычно составляет 5-7% от выходной мощности, то при заданной полезной мощности определяется сначала расчетная мощность на 1-ой гармонике

25000 = 23750 Вт (2.1)

2.2. Зададимся углом отсечки θ = 75°, учитывая, что максимальное КПД и выходная мощность будут при θ =70° - 90°.

2.3. Определим коэффициент использования анодного напряжения

0,958  (2.2)

где  - коэффициент Берга 1-ой гармоники тока, берется из таблицы коэффициентов Берга для косинусоидальных импульсов.

 - крутизна ВАХ лампы в граничном режиме

2.4. Амплитуда напряжения на аноде

0,958·12000=11 495 В (2.3)

2.5. Амплитуда первой гармоники анодного тока

23750/11 495=4,132 А (2.4)

2.6. Постоянная составляющая анодного тока

4,132· 0,269/0,4548=2,444 А (2.5)

2.7. Мощность, потребляемая анодной цепью

12000· 2,444=29 328 Вт (2.6)

2.8. Мощность, рассеиваемая на аноде

29 328 - 15,0 = 5 578 Вт (2.7)

2.9. Коэффициент полезного действия анодной цепи

15,0 / 29 328 = 0,810 (2.8)

2.10.  Амплитуда напряжения возбуждения

0,033·11 495 +4,132/[0,4548· 0,032(1-cos75°)]=766,25 В (2.9)

где 30 = 0,033 – проницаемость лампы

2.11.  Найдем смещения

0,033(12000-2000)= -333,33 В (2.10)

766,25-0,033·11 495)·cos75°-333,33= -432,48 В (2.11)

2.12.  Амплитуда импульса анодного тока

-432,48/0,4548=5,374 А (2.12)

Причем ток эмиссии катода выбранной лампы может обеспечить данную величину.

2.13.  Максимальное значение модуля сеточного напряжения

|-432,48-766,25|=1 199 В (2.13)

2.14.  Максимальное напряжение на сетке и остаточное напряжение на аноде

-432,48+766,25=333,77 В (2.14)

12000 - 11 495=505 В (2.15)

2.15.  Амплитуда импульса сеточного тока

5,374 = 0,269 А (2.16)

2.16.  Угол отсечки сеточного тока

(-432,48)/766,25=0,564 (2.17)

2.17.  Постоянная составляющая и амплитуда 1-ой гармоники сеточного тока

0,269·0,269·0,65=0,047 А (2.18)

0,269·0,4548·0,7=0,086  А (2.19)

где коэффициенты  и  учитывают некосинусоидальную форму импульсов сеточного тока.

2.18.  Мощность, потребляемая цепью сетки от предыдущего каскада

766,25·0,086/ 2=32,77 Вт (2.20)

2.19.  Мощность, потребляемая от источника смещения

-432,48· 0,047= -20,32 Вт (2.21)

2.20.  Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке

32,77-20,32=12,45 Вт (2.22)

2.21.  Определяется проходная мощность

766,25·4,132 / 2=1 583 Вт (2.23)

2.22.  Определим полную выходную полезную мощность

15,0+1 583=25 333 Вт (2.24)

2.23.  Найдем полное сопротивление нагрузки в анодной цепи

(766,25+11 495)/4,132=2 967 Ом (2.25)

4.  Расчет и выбор блокировочных (разделительных) конденсаторов и индуктивностей