Трехточечная индуктивность.

Петра великого

 

Институт Энергетики и Транспортных Систем

 

Курсовой проект

« LC-генератор синусоидальных колебаний
c трехточечной индуктивностью »

по дисциплине «Физические основы электротехники».

 

 

Выполнили:

студенты группы 23212/1

Тимичев П.С.

Полозов А.А.

 

Проверил:

 

 

Санкт-Петербург

2015 г.

Оглавление

 

1.Задача. 3

2. Автоколебательные цепи. 3

2.1 Генераторы синусоидальных колебаний. 3

2.2 Трехточечная индуктивность. 4

3. Транзистор КТ315. 5

4. Расчет компонентов схемы.. 5

5.Подбор деталей, изготовляемыми промышленностью. 7

6. Конечный вариант схемы. 7

7.Вывод и окончательные результаты. 8

 

 

Задача.

СпроектироватьLC- генератор с обратной связью на трёхточечной индуктивности с заданными параметрами.

Рабочая частота: f=300 кГц;

Напряжение питания: U_пит. =12 В;

Транзистор КТ315.

Автоколебательные цепи.

Автоколебательными называются активные электрические цепи, в которых без посторонних воздействий самостоятельно возникают электрические колебания. Такие колебания называются автоколебаниями, а сами электрические цепи, в которых возникают автоколебания, - автогенераторами.

Автогенераторы используются в радиотехнике связи для получения электромагнитных колебаний. В зависимости от формы вырабатываемых колебаний различают генераторы гармонических и негармонических колебаний. По принципу работы генераторы делятся на генераторы с внешней обратной связью и с внутренней обратной связью, т. е. с отрицательным сопротивлением. Наконец, различие в элементной базе пассивной части схемы генератора позволяет вести речь об LC-генераторах или о RC-генераторах. В качестве активных элементов в генераторах применяются электронные лампы, биполярные и полевые транзисторы, туннельные диоды и др.

Генераторы синусоидальных колебаний

Генераторы синусоидальных колебании осуществляют преобразование энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты.Они выполняются на основе усилителей со звеном положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивый режим самовозбуждения на требуемой частоте.

Рис.1.

Автогенератор обычно содержит усилительный элемент К, выход которого 2 соединён со входом 1 цепью обратной связи (ОС), как показано на рис. 1.

Полярность колебаний, поступающих на вход усилителя по цепи ОС, должна быть такой, чтобы поддерживать уже имеющиеся в системе колебания, увеличивая их амплитуду. Такая ОС называется положительной.

Коэффициент усиления всей схемы, изображённой на рис.1, равен:

,

где — коэффициент усиления усилительного элемента,

— коэффициент обратной связи.

При этом должны выполняться два условия.

Баланс амплитуд:

,

где – коэффициент усиления усилителя, – коэффициент передачи звена обратной связи.

И баланс фаз:

,

где — фазовый сдвиг сигнала, создаваемый усилителем, — фазовый сдвиг сигнала,создаваемый звеном ОС.

Коэффициент петли () становится , и создаются условия для возникновения колебаний на той частоте, где выполняются эти требования.

При коэффициенте передачи петли «усилительный элемент - цепь ПОС» , равному единице, достаточно малейшего толчка, даже тепловых флуктуаций, чтобы в автогенераторе возникли колебания. Их амплитуда будет нарастать до тех пор, пока не заработает какой-либо сдерживающий механизм, снижающий усиление, например, пока не наступит ограничение амплитуды в усилительном элементе К.

Трехточечная индуктивность.

Генератор Хартли (индуктивная трёхточка) является электронным LC-генератором в котором положительная обратная связь берётся через отвод от части катушки индуктивности параллельного LC-контура.

Был предложен Ральфом Хартли, который подал заявку на патент 1 июня 1915 г. и получил патент номер 1 356 763 26 октября 1920 г.

Рис. 2.

Сигнал обратной связи в снимается с выхода усилителя (коллекторная цепь транзистора) при помощи индуктивно связанных катушек. Такая связь называется трансформаторной. Сигнал обратной связи может быть снят и непосредственно с колебательного контура. Это можно осуществить секционированием индуктивной или емкостной ветви колебательного контура. В таких генераторах колебательный контур имеет три точки соединения с усилителем. Такие генераторы называют трёхточечными.

Баланс амплитуд в индуктивной трёхточке соблюдается при определенных значениях коэффициентах обратной связи . Это достигается регулировкой величин индуктивностей и . При больших значениях коэффициента обратной связи в генераторах наблюдаются иногда искажения гармонических колебаний. Это происходит из-за того, что условия самовозбуждения соблюдаются для ряда гармонических составляющих, близких по частоте к основной гармонике с частотой . Обычно подобное явление наблюдается также и в генераторах, где добротность контуров мала.

Одним из способов борьбы с этими искажениями может быть использование в эмиттерной цепи транзистора переменного сопротивления R_Э. Изменяя величину этого сопротивления, можно регулировать отрицательную обратную связь и, соответственно, коэффициент усиления транзисторного усилителя.

Для завершения расчетов параметров LC-генератора остается определить параметры контура.

Транзистор КТ315.

КТ315 — кремниевый высокочастотный биполярный транзистор малой мощности n-p-n–проводимости в корпусе KT-13, получивший самое широкое распро­с­т­ра­не­ние в советской радиоэлектронной аппаратуре.

Параметры транзистора КТ315:

MaxI_к = 100 мА

MaxU_кэ= 35 В

MaxU_бэ = 6 В

U_НАС = 1.1 В

MaxP_к = 150 мВт

Рис. 3.

.

Расчет компонентов схемы

1) Расчёт схемы начинается с выбора коллекторного тока транзистора. Этот ток выбирается исходя из максимальной допустимой мощности транзистора (для КТ315 она равна 150 мВт) и с учётом напряжения U_КЭ которое из-за индуктивности колебательного контура в два раза превышает U_ПИТ, и составляет 24 В.

Рис. 4.

Чтобы не рисковать, найденное таким способом значение желательно ещё уменьшить, чтобы наверняка уйти от области . Зададим рабочее значение в два раза меньшим, чем определенное нами значение . Тогда рабочее = 12 мА.

2) Расчет сопротивления контура произведён по формуле:

кОм

3) Расчет колебательного контура осуществлялся решением системы уравнений:

В этой системе через L обозначена сумма L₁ и L₂, а через Q добротность контура, которая в нашем случае принята равной 20.

Решая эту систему находим значения L = 53мкГн и C = 5.3нФ

 

4) Из справочника выбираем коэффициент усиления усилительного каскада(минимальный) β ≈ 25. Тогда можно рассчитать ток базы транзистора по формуле

Принимая ток через цепочку термостабилизации , получаем

I_дел = 1200 мкА

 

5) Расчет значения сопротивлений термостабилизации:

кОм

Для вычислений и можно воспользоваться соотношениями:

Выберем ,как 10% от : U_Э = 2.4 В; величина же напряжения на базе относительно эмиттера для кремниевых транзисторов в режиме отсутствия входного сигнала выбирается, примерно, равной В. Это соответствует положению рабочей точки, примерно, на середине нагрузочной прямой.

Тогда кОм

Значение сопротивления R₁ находим из суммы сопротивлений цепи термостабилизации
R₁ = 17.5 кОм.

 

6) Падение напряжения на эмиттере составляет 10% от _:U_Э = 2.4 В.

Сопротивление эмиттера находим из формулы: Ом

7) Ёмкость шунтирующего конденсатора находим исходя из неравенства X_СЭ <<R_Э,

т.е. Ом, тогда С_Э = 265нФ

Ёмкость разделительного конденсатора С_К так же находим из соотношения X_CК<<R_2,

тогда С_К = 5 нФ

 

8) Расчет индуктивности каждой катушки:

Суммарная индуктивность обоих катушек составляет 53 мкГн. А так же из учёта
коэффициент усиления транзистора, равный 25. Получаем L₂ = 25L₁.

Учитывая это соотношение, находим L₂ = 51мкГн иL₁ = 2 мкГн

9) Расчет витков в катушке:

Получаем W1=13 витков,W2=63 витка.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: