работа по электронике «lc -генератор с обратной связью»

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Кафедра ТВН

Курсовая работа по электронике

«LC
-генератор с обратной связью»

Работу выполнили студенты группы 3022/2:

Mel (http://antimel.narod.ru/)

Коян

Работу принял ______________

Санкт-Петербург

2004 г.

Оглавление

Описание работы устройства. 3

LC-генератор с трансформаторной обратной связью. 3

Условия задания. 5

Параметры транзисторов. 5

Расчёт параметров схемы.. 6

Компьютерное моделирование генератора. 9

Вывод. 10

Список использованной литературы.. 11

Описание работы устройства

Генераторы синусоидальных колебаний осуществляют преобразования энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты.

Генераторы синусоидальных колебаний выполняют с колебательным LC
-контуром и частотно-зависимыми RC
-цепями.

LC
-генераторы предназначены для генерирования сигналов высокой частоты – свыше нескольких десятков килогерц – а RC
-генераторы используются на низких частотах – вплоть до одного герца.

Генераторы LC
-типа основаны на использовании избирательных LC
-усилителей, обладающих частотной характеристикой вида:

АЧХ избирательных усилителей.

f0
– резонансная частота

fВ
, fН
– боковые частоты

Частотная избирательность усилителей создаёт высокую помехозащищённость систем, работающих на фиксированных частотах, что широко используется в устройствах автоматического управления и контроля. На способности выделения с помощью избирательных усилителей фиксированы гармонических составляющих из широкого спектра частот входного сигнала основана работа ряда измерительных устройств промышленной электроники. Избирательные усилители широко распространены в радиоприёмных и телевизионных устройствах, а также в многоканальных системах связи. Здесь они решают задачу настройки приёмного устройства на фиксированную частоту принимаемой ситуации, не пропуская сигналы других частот.

Схемная реализация LC
-генераторов достаточно разнообразна. Они могут отличаться способами включения в усилитель колебательного контура и создания в нём положительной обратной связи.

Рассмотрим схемы генераторов LC
с колебательным контуром.

LC-генератор с трансформаторной обратной связью.

Усилительный каскад (рис. 1.)
выполнен на транзисторе ОЭ с известными элементами R1
, R2
, RЭ
, CЭ
предназначены для задания режима покоя и температурной стабилизации. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора.

Параметрами колебательного контура является ёмкость конденсатора C
и индуктивности L
первичной обмотки w1
трансформатора. Сигнал обратной связи снимается с вторичной обмоткой w2
, индуктивно связанной с обмоткой w1
и подаётся на вход транзистора. Отклонение

Рис. 1. Схема генератора с трансформаторной обратной связью

Сигнал обратной связи может быть снят непосредственно с колебательного контура.

Ввиду зависимости величин L
, C
колебательного контура и параметров транзистора от температуры наблюдается зависимость от температуры и частоты f
. В условиях постоянства температуры нестабильность частоты вызвана изменением дифференциальных параметров транзистора в зависимости от изменения положения точки покоя усилительного каскада, что в частности, обуславливает необходимость его стабилизации. Наибольшая стабильность частоты достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты обуславливается тем, что кварцевый резонатор, являясь эквивалентом последовательного колебательного контура, обладает высокой добротностью.

Генераторы LC
-типа реализуются в виде гибридных интегральных микросхем, в которых реактивные элементы L
, C
применяют в качестве навесных.

Условия задания

LC
-генератор построен с помощью транзистора КТ315Г, генератор с обратной связью

Рабочая частота f
= 250 кГц Входное напряжение U
= 12 В

Параметры транзисторов

Наимен.	тип	Uкбо (и),В	Uкэо (и), В	Iк max(и), мА	Pк max(т), Вт	h21э	Iкбо , мкА	fгр. , МГц	Кш , Дб
КТ315А	n-p-n	25	25	100	0.15	30-120	0.5	250	-
КТ315Б		20	20	100	0.15	50-350	0.5	250	-
КТ315В		40	40	100	0.15	30-120	0.5	250	-
КТ315Г		35	35	100	0.15	50-350	0.5	250	-
КТ315Г1		35	35	100	0.15	100-350	0.5	250	-
КТ315Д		40	40	100	0.15	20-90	lign:center;">0.6	250	-
КТ315Е		35	35	100	0.15	50-350	0.6	250	-
КТ315Ж		20	20	50	0.1	30-250	0.01	250	-
КТ315И		60	60	50	0.1	30	0.1	250	-
КТ315Н		20	20	100	0.1	50-350	0.6	250	-
КТ315Р		35	35	100	0.1	150-350	0.5	250	-

Uкбо	- Максимально допустимое напряжение коллектор-база
Uкбо и	- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база
Uкэо	- Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
Uкэо и	- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер
Iк max	- Максимально допустимый постоянный ток коллектора
Iк max и	- Максимально допустимый импульсный ток коллектора
Pк max	- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода
Pк max т	- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом
h21э	- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
Iкбо	- Обратный ток коллектора
fгр	- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером
Кш	- коэффициент шума биполярного транзистора

Расчёт параметров схемы

Для нахождения тока на коллекторе необходимо построить график зависимости напряжения от этого тока с учётом, что максимальная допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода составляет 150 мВ (см. параметры транзисторов в таблице). После построения графика (рис. 4.)
к нему нужно провести касательную, проходящую через точку на оси абсцисс 12 В, эта точка соответствует входному значению напряжения, данного в задании курсовой работы. Точка пересечения касательной с осью ординат даст номинальное значение коллекторного тока. Для нормальной работы транзистора ток на коллекторе берётся в четыре - пять раз меньше.

Рис. 4. График зависимости тока на коллекторе от напряжения

С учётом термостабилизации напряжение на коллекторе, напряжение питания распределяется между напряжением коллектора и эммитера в пропорции 10 к 1 – это применимо к более мягким условиям эксплуатации, а, например, для более жёстких условий – большой разброс рабочих температур – на коллектор подаётся 80% от входного напряжения.

По найденному из графика значению и взятому из выше изложенных условий можно найти значение сопротивления на коллекторе:

связано с значением индуктивности в цепи и ёмкости эммитера следующим выражением: , где значение корня является волновым сопротивлением цепи .

Найдя значение волнового сопротивления, и, зная, что по условию частота работы генератора составляет 250 кГц, можно составить систему уравнений.

Решив систему, получаем значения емкости конденсатора С и параметра индуктивности L:

Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером выбирается близким к наименьшему значению или приравнивается к нему самому. С помощью и уже известного значения тока на коллекторе находится ток базы. Ток, проходящий через сопротивление , берётся в четыре раза больше. Отсюда по первому закону Кирхгофа находится ток на резисторе .

Используя закон Ома, находятся сопротивления резисторов , , , необходимые параметры цепи были посчитаны выше.

Полученные расчётные значения:

Окончательные результаты, сведённые с табличными значениями:

Компьютерное моделирование генератора

Для проверки работоспособности генератора был использован компьютерный пакет OrCad. При помощи его были получены график напряжения на коллекторе (рис. 5.)
, а также построена электрическая схема со всеми расчётными параметрами (рис. 6.)
. При моделировании были приняты некоторые допущения, например, отечественный транзистор КТ315 был заменён моделью Q2N3906, как наиболее схожим с ним.

Рис. 5. Графики напряжений на коллекторе транзистора КТ315Г

Рис. 6. Схема

Вывод

В соответствии с заданием разработан LC-генератор с обратной связью на транзисторе КТ315Г. Форма колебаний напряжений синусоидальна, среднее значение напряжения на коллекторе составляет 12 В при входном напряжении 12 В, его амплитуда равна 15 В. Рабочая частота соответствует требованиям условия задания и равна 250 кГц.

Список использованной литературы

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1982.

2. Горбачёв Г.Н. Промышленная электроника: учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Адамьян Ю.Э., Черняев И.В., Михайлов Ю.А. Информационно-измерительная техника и электроника: лабораторный практикум. – СПб.: СпбГПУ, 2001.

4. Изъюрова Г.И. Приборы и устройства промышленной электроники. – М., Высшая школа, 1975.

5. http://antimel.narod.ru/