Расчёт каскадов радиопередатчика на биполярных транзисторах - Курсовая работа

Курсовой проект представляет собой сложный комплекс вопросов принципиального, схемного, расчетного и конструкционного характера: выбор схем, транзисторов, элементов колебательных систем, способа модуляции или манипуляции, источника питания, путей обеспечения работоспособности передатчика при заданных внешних условиях (изменении питающих напряжений и параметров антенны, изменении температур окружающей среды, механической тряске или ударах и др.) Главная задача проектирования состоит в выборе наиболее эффективных с технико-экономической точки зрения путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Однако в мощных каскадах передатчиков транзисторы часто используют на пределе по току, напряжению, нагреву и поэтому здесь нет оснований рассчитывать на такую же высокую надежность транзисторов, как в маломощных устройствах (вычислительных машинах и т. п.). Транзисторам присуще постепенное ухудшение свойств (деградация), которое у «мощных» транзисторов изза работы на предельных режимах происходит интенсивнее, чем у маломощных. Отсутствие цепи накала у транзисторов обусловливает их немедленную готовность к работе, но не приводит к заметной экономии электроэнергии питания, так как затраты энергии в цепях накала современных ламп составляют 4...5% их номинальной мощности и меньше.Определяем необходимую колебательную мощность выходного каскада Выбираем для выходного каскада транзистор КТ940, имеющий допустимую мощность рассеяния на коллекторе . Определяем значение частоты, на которой модуль коэффициента передачи тока |?| уменьшается в раз по сравнению со статическим коэффициентом ?0 (транзистор включен по схеме с общим эмиттером) Определяем возможную величину напряжения источника питания коллекторной цепи выбираем рекомендуемое значение . Тогда коэффициенты Берга имеют значения: Выбираем высоту импульса коллекторного тока принимаем .Применяя схему (рис.2), можно установить требуемый режим по постоянному току при выполнении условий и Отсюда При этом на базе действует фиксированное смещение, равное Uotc (за счет делителя напряжения R1R2), и автосмещение за счет постоянной составляющей базового токаПрименим для согласования выходного сопротивления генератора с нагрузкой П-образную инвертирующую цепь (рис 3). Выходная согласующая цепь мощного усилителя. Характеристическое сопротивление согласующей цепи (ЦС) С учетом выходной емкости транзистора Для улучшения фильтрации применим усложненный вариант согласующей цепиПересчитаем параллельное сопротивление Rпар в сопротивлении Rпосл, включенное последовательно в контур Lвх,Свх,Rвх. Так как эти мощности равны, то: Требуется на заданной частоте преобразовать входное сопротивление мощного транзистора где , в сопротивлении, равному требуемому сопротивлению нагрузки предварительного каскада , обеспечить гармоническую форму тока на входе транзистора.Принимаем КПД цепи согласования ?цс = 0,7 и определяем необходимую колебательную мощность выходного каскада Выбираем для выходного каскада транзистор КТ929А, имеющий допустимую мощность рассеяния на коллекторе Рдоп = 6 Вт. Определяем значение частоты, на которой модуль коэффициента передачи тока |?| уменьшается в раз по сравнению со статическим коэффициентом ?0 (транзистор включен по схеме с общим эмиттером) Выбираем угол отсечки коллекторного тока ? = 900. Тогда коэффициенты Берга имеют значения: Выбираем высоту импульса коллекторного тока ik max = (0,8…0,9) ik доп = (0,8…0,9)1.5 = 1,2 …1,35 А принимаем ik max =1 А.Выбираем транзистор малой мощности типа КТ316А, его параметры: - граничная частота усиления по току f t = 800 МГЦ среднее во времени значение коэффициента усиления тока В = 20 крутизна линии граничного режима Sгр = 10м допустимое напряжение на коллекторе Uкдоп = 8 ВСопротивление корректирующей цепочкиВыбираем высоту импульса коллекторного тока Выбираем постоянное напряжение на коллекторе выбираем Выбираем угол отсечки ? =900, тогда ?0 = 0,218; ?1 = 0,319; ?0 = 0,109; СОS? = 0,5. Постоянная составляющая коллекторного токаВыбираем индуктивность контура и ее добротность Эквивалентное резонансное сопротивление контура Коэффициент включения контура в коллекторную цепь Емкость контура со стороны базовой цепи выбираем С1 = 170 ПФ Чтобы сопротивление нагрузки , пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротность контура, принимаемRбл = 5Rk = 5?138,4 = 692Ом; выбираем Rбл = 700 Ом. Блокировочная емкость выбираем Хсбл1 = 0,1 Ом Выбираем Еп= 9 В Параметры делителя напряжения выбираем R1 =5,6 КОМ выбираем = 3 КОМВыбираем варикап КВ 102 А 2. Пределы изменения емкости Cmin...Cmax=10.8...18.

Содержание

Введение

1. Расчет выходного каскада на заданную мощность

2. Расчет цепи смещения выходного транзистора

3. Расчет выходной согласующей цепи

4. Расчет согласующей цепи между выходом предварительного и входной цепью выходного каскада

5.Расчет предварительного каскада усиления мощности

6. Расчет автогенератора

7. Расчет элементов эмиттерной коррекции

8. Расчет режима транзистора в автогенераторе

9. Расчет колебательной системы автогенератора

10. Расчет цепи питания

11. Выбор варикапа и расчет его режима

Выводы

Список источников информации

Приложение 1

Курсовой проект представляет собой сложный комплекс вопросов принципиального, схемного, расчетного и конструкционного характера: выбор схем, транзисторов, элементов колебательных систем, способа модуляции или манипуляции, источника питания, путей обеспечения работоспособности передатчика при заданных внешних условиях (изменении питающих напряжений и параметров антенны, изменении температур окружающей среды, механической тряске или ударах и др.)

Главная задача проектирования состоит в выборе наиболее эффективных с технико-экономической точки зрения путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Прежде всего, на основе действующих норм, государственных стандартов и других нормативных документов необходимо составить технические условия (требования).

В мощных каскадах передатчиков применяют тиристоры, биполярные и полевые транзисторы, варакторы (варикапы), туннельные диоды, ЛПД и диоды Ганна.

Преимущества транзисторов в мощных радиопередатчиках не столь бесспорны, как в радиоприемных или вычислительных устройствах. Безусловным достоинством транзисторов является устойчивость к механическим воздействиям и большой срок службы. В условиях правильной эксплуатации их не приходится менять на протяжении всего срока службы аппаратуры. Однако в мощных каскадах передатчиков транзисторы часто используют на пределе по току, напряжению, нагреву и поэтому здесь нет оснований рассчитывать на такую же высокую надежность транзисторов, как в маломощных устройствах (вычислительных машинах и т. п.). Транзисторам присуще постепенное ухудшение свойств (деградация), которое у «мощных» транзисторов изза работы на предельных режимах происходит интенсивнее, чем у маломощных.

Отсутствие цепи накала у транзисторов обусловливает их немедленную готовность к работе, но не приводит к заметной экономии электроэнергии питания, так как затраты энергии в цепях накала современных ламп составляют 4...5% их номинальной мощности и меньше.

Низкие питающие напряжения резко упрощают систему защиты обслуживающего персонала. Возможность работы всех каскадов передатчика от одного или небольшого числа источников постоянного тока заметно упрощает его устройство. Кроме того, низкие питающие напряжения при относительно большой мощности определяют малые нагрузочные сопротивления (десятки, единицы и даже доли Ома). По этой причине вредное действие паразитных емкостей, шунтирующих нагрузку, существенно меньше, чем в лампах, что позволяет в широком диапазоне частот (до 100... 1000 МГЦ) использовать нерезонансные схемы с резистивной (апериодической) нагрузкой, исключить в каскадах перестраиваемые контура, что улучшает надежность и конструктивные характеристики передатчика в целом и упрощает его настройку. Кроме того, апериодическая (резистивная) нагрузка позволяет строить генераторы, в которых транзисторы работают в режимах с негармоническими формами напряжений. Среди этих режимов особенно интересен ключевой режим, который отличается повышенным КПД, малой рассеиваемой мощностью, меньшей критичностью к амплитуде входного сигнала и к усилительным свойствам транзистора и отсюда более высокой надежностью. Вместе с тем малые входные и выходные сопротивления затрудняют согласование транзисторов с другими элементами передатчика и друг с другом. Большие токи, неизбежные при больших мощностях и малых напряжениях, приводят к дополнительным трудностям при конструировании источников питания для транзисторных передатчиков. В маломощных (Р< 10... 100 Вт) передатчиках полная замена ламп транзисторами приводит к уменьшению габаритов и массы (тем более заметному, чем меньше его мощность). В мощных передатчиках габариты и масса определяются не только активными приборами, но и в значительной степени деталями цепей согласования, колебательных систем и радиаторами охлаждения. Кроме того, изза низких допустимых температур транзисторов системы их охлаждения оказываются более массивными и имеют большие габариты, поэтому здесь применение транзисторов может не приводить к существенному выигрышу в массе и габаритах передатчика в целом.

Недостатки транзисторных передатчиков, прежде всего, связаны с высокой стоимостью мощных транзисторов изза чрезвычайно сложной технологии их производства. Другие их недостатки по сравнению с лампами определяются малой мощностью одного транзистора и высокой чувствительностью их к перегрузкам. Транзисторы, как правило, не допускают даже кратковременных перегрузок по токам, по напряжениям и по рассеиваемой на них мощности. Отсюда критичность к рассогласованиям с нагрузкой, к изменениям режимов работы и т. д. Им присуща большая склонность к паразитным колебаниям и, главное, выход из строя при их появлении, а также изза наведенных ЭДС (атмосферное электричество, от других передатчиков). Все это зачастую требует сравнительно сложных схем сложения мощностей на выходе передатчика и создание систем защиты транзисторов от превышения напряжений, температуры при работе в изменяющихся условиях (изменения нагрузки, питания, охлаждения и др.) и вследствие этого снижается надежность передатчика в целом.