Расчет элементов и узлов аппаратуры связи

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики

(УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»)

Курсовая работа

по дисциплине: «Основы теории цепей»

на тему: «Расчет элементов и узлов аппаратуры связи»

 

 

 

 

 

 

Екаренинбург 2010 г.

Содержание

1.  Расчет автогенератора

2.  Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя

3.  Расчет электрических фильтров

4.  Расчет выходного усилителя

Список литературы

1. Расчет автогенератора

 

Исходные данные:

Рассчитать RC-генератор, выполненный по схеме №1 (рис.3.1,а [1]) на биполярном транзисторе КТ301Б;

Частота генерации f_г = 4 кГц;

Напряжение питания U_{пит авт} = 12 В;

Сопротивление в коллекторной цепи R_к = 2 кОм

Рис. 1 - Схема генератора

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 заданной схемы

Из этой формулы видно, что , значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный . Это будет выполняться при равенстве нулю мнимой части знаменателя выражения  из табл. 3.1:

Отсюда получаем выражение для частоты генерации:

Теперь можно записать, что:

Рис. 2 - Входная характеристика транзистора КТ301Б

Найдем значения сопротивлений  и , входящих в формулы расчета  и .

Входное сопротивление  составного транзистора:

Где - коэффициент усиления транзистора по току (VT1);

 - выходное сопротивление транзистора VT2/

Для определения  и  нужно выбрать рабочую точку транзистора.

Для этого вначале необходимо построить проходную характеристику транзистора  - зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения . В свою очередь, исходными для построения проходной характеристики являются:

- входная характеристика транзистора  (рис. 2);

- выходные характеристики транзистора .

Эти и подобные им характеристики для разных типов транзисторов являются справочным материалом и приведены в пособии [1] в разделе 3, табл. 3.2.

На семействе выходных характеристик транзистора КТ301Б проводится нагрузочная прямая через точки с координатам и   и / 0.

По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строится промежуточная характеристика  (рис. 3). Для этих целей удобно составить таблицу:

мкА	50	100	150	200	250	300
мА	1,0	2,0	3,0	4,0	4,9	4,9

Затем, используя полученную зависимость (рис. 3) и входную характеристику  (рис. 4), определяем требуемую зависимость  (рис. 3).

Все данные, необходимые для построения характеристики, сведены в таблицу:

В	0	0,3	0,5	0,6	0,65	0,70	0,76	0, 82
мА	0	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,30
мА	0	0	1,0	2,0	3,0	4,0	4,9	4,9

Рис. 3 - Промежуточная характеристика

Рис. 4 - Проходная характеристика

По проходной характеристике определяем положение рабочей точки. Зададимся значением В – это середина линейного участка проходной ВАХ.

Тогда по входной ВАХ транзистора определяем в рабочей точке:

 кОм

Коэффициент усиления транзистора по току:

Зная  и , можно рассчитать сопротивление  составного транзистора

 кОм

Из условия  следовало бы выбрать значение  кОм.

Но эту величину необходимо уточнить при дальнейшем расчете.

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

Значения средней крутизны для разных значений  можно определить по методу 3-х ординат по формуле:

Снова удобно оформить все расчеты в виде таблицы:

В	0,010	0,04	0,1	0,15	0,2
мА	3,50	3,90	4,5	4,52	4,52
мА	2,80	2,40	1,65	1,10	0,80
мА/В	35,0	18,75	14,25	11,40	10,05

На основании этой таблицы строится колебательная характеристика .

Она приведена на рис. 5.

Рис. 5 - Колебательная характеристика

Для того, чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение , необходимо предварительно рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме .

Известно, что . С другой стороны, из баланса амплитуд . Отсюда:

Определяем значение  для рассчитанных значений  и

Среднее значение крутизны равно:

 мА/В

Используя колебательную характеристику и зная значение средней крутизны в стационарном режиме  мА/В, определяем стационарное действующее значение напряжения . Оно равно В. Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме можно найти из соотношения:

В

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

нФ

Емкость  разделительного конденсатора выбирается из условия >>C или . Возьмем нФ.

Осталось определить только значение сопротивления , задающего рабочую точку , . Рассчитаем его по формуле:

Мом

Выбираем резистор с номиналом МОм

На этом расчет RC-генератора можно считать законченным.