Расчет автогенератора

3. Расчет автогенератора

Рассчитаем RC-автогенератор на биполярных транзисторах 2Т658А, схема 1.

Частота генерации f_Г=20 кГц

Напряжение питания U_{пит авт}=30 В

Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи R_к=1,5 кОм

Схема 1

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации  должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз:

где  - модули передаточных функций ;

 - аргументы этих передаточных функций.

Для данной схемы

Отсюда видно, что , следовательно, для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный .

Получаем выражение для частоты генерации

и коэффициент передачи цепи обратной связи на частоте генерации

Входное сопротивление R_н составного транзистора

где  - коэффициент усиления транзистора по току (для VT1);

 - входное сопротивление транзистора VT2

Для определения  нужно выбрать рабочую точку транзистора.

Для этого вначале строим проходную характеристику транзистора I_к=F(U_бэ) зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения U_бэ.

Исходными данными для построения проходной характеристики являются:

– входная характеристика транзистора I_б=F(U_бэ) (Рис. 1)

– выходная характеристика транзистора I_к=F(U_кэ) (Рис. 2)

На семействе выходных характеристик транзистора Кт301 (Рис. 1) проводим нагрузочную прямую через точки с координатами (0, U_пит )и (U_пит / R_к, 0)

По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строим промежуточную характеристику I_к=F(I_б) (рис 3)

Рис 1

Рис 2

∆I_б = 25 мкА

Iб. mА	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125
Iк.mА	0,1	1,1	2,05	3	3,9	4,2

Рис 3

Используя полученную зависимость (Рис. 3) и входную характеристику I_б=F(U_бэ) (Рис. 1), определяем требуемую зависимость I_к=F(U_бэ) (Рис. 4)

Uбэ, В	0.3	0.4	0.5	0.55	0.61	0,63
Iб. mА	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125
Iк. mА	0,1	1,1	2,05	3	3,9	4,2

Рис 4 По проходной характеристике определяют положение рабочей точки. Зададимся значением U_бэ0 = 0,5В - это середина линейного участка проходной ВАХ

Тогда по входной ВАХ транзистора определяют в рабочей точке

=

Коэффициент усиления транзистора по току

Зная , можно рассчитать сопротивление  составного транзистора:

Из ряда номинальных значений резистор

Из условия  выберем значение .

Определим амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику .

Значение средней крутизны для разных значений U_бэ определим по методу 3-х ординат по формуле:

U1(бэ). В	0,05	0,1	0,15	0,2
Iк мАx. мА	3	3,8	4,2	4,2
Iк мин. мА	1,5	1,1	0,6	0
Sср. мА/В	15	13,5	12	10,5

По этой таблице построим колебательную характеристику Рис. 5.

Для определения по колебательной характеристике стационарного действующего значения U_бэ необходимо рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме . Известно, что .

Но из баланса амплитуд

.

Рис 5

Тогда

Определим значение  для рассчитанных значений R_н и R

Для этого значения  средняя стационарная крутизна  располагается ниже колебательной характеристики, и поэтому в схеме будет происходить генерация колебаний.

Используем колебательную характеристику и ее значение средней крутизны в стационарном режиме, найдем действующее значение напряжения . Оно равно . Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме найдем из соотношения:

Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты  найдем

Емкость C_Р разделительного конденсатора выберем из условия . Возьмем С_Р=0,1 нФ

Определим значение сопротивления R_б, задающего рабочую точку U_бэ0, I_бэ0. Рассчитаем по формуле :

Выберем резистор с номиналом R_б=5,6 кОм.

R кОм	Rк кОм	Rб кОм	C пФ	C р нФ
30	1,5	5,6	47	0,1