Министерствообщего и профессиональногообразования
Санкт-Петербургскийгосударственныйэлектротехническийуниверситет
КафедраИИСТ
Пояснительнаязаписка покурсовой работе:
“Разработкаи расчет экранированного
автогенератора”
Студентгр.6561:ВиноградовК.Ю.
Преподаватель:ПыкоС.М.
Санкт-Петербург
Содержание:
1.Задание.3
2.Расчет схемыавтогенератора.3
2.1. Расчетаппроксимированныхпараметровтранзистора.4
2.2. Расчетпараметровколебательнойсистемы4
2.3. Расчетрежима работытранзистора.5
2.4. Расчетэлементовцепей питания.6
3.Настройкаколебательногоконтура автогенератора.Выбор катушкииндуктивности.6
4.Выбор элементов.7
5.Размещениеэлементов напечатной плате.8
6.Расчет экрана.9
6.1. Расчеттолщины экранаt.9
6.2. Расчетэффективностиреальной составляющейэкрана.9
6.3. Расчетэффективностиидеальнойсоставляющейэкрана.10
6.4. Расчетконечногозначенияэффективностиэкранирования.10
6.5. Дополнительныемеры для получениятребуемойэффективностиэкранирования.11
7.Вывод по проделаннойработе.11
8.Литература.12
Проектированиеавтогенераторас кварцевымрезонаторомв контуре.
CН,пкФ | RН,Ом | KЭ,дБ | fкв,МГц | Rкв,Ом | Qкв,тыс | C0,пкФ |
4 | 600 | 75 | 4,99992 | 27,5 | 91 | 5,7 |
Рассчитатьэлектрическуюсхему транзисторногоавтогенератораи разработатьего конструкцию.
Предложитьметодику настройкиавтогенератора.
Конструкцияавтогенераторадолжна учитыватьналичие электромагнитногоэкрана, расчитанногона частотыблизкие к частотеавтогенератораи обеспечиватьзаданнуюэффективностьподавленияпомех.
Рассчитаемколебательнуюсистему автогенератора,работающегона частоте4,99992 МГц и выполненногона транзистореГТ313.
Таблица1.1
ГТ313 NPN-переход Ge | Основныепараметры | |||||||||||
Fг,МГц | Sгр,А/В | b0 | Е,В | Ск,пФ | Ска,пФ | rб,Ом | ||||||
450-1000 | 0.05 | 50 | -0,25 | 2,5 | 1,25 | 60 | ||||||
Предельныеэксплуатационныепараметры | ||||||||||||
чекдч,В | чеэбдч,В | Iкд,А | tд,°C | Riд,°С/Вт | Pкдпри t°=25°CBт | |||||||
12 | 0,5 | 0,03 | 70 | 500 | 0,09 |
Таблица1.2
Частота | РекомендуемаяPКВ,мВт | ДопустимаяPКВ. д.,мВт | ||
длятермоста-тируемыхрезонаторов | длянетермос-татируемыхрезонаторов | длятермоста-тируемыхрезонаторов | длянетермос-татируемыхрезонаторов | |
Свыше800 при колебанияхна основнойчастоте | 0,500 | 1,00 | 1,00 | 2,00 |
Зададимся
Задаемсяm=0,1.
Параметр
Отношениеемкостей
АмплитудапервойгармоникиIК1коллекторноготока:
Емкостьконденсаторав цепи базы
Емкостьконтура
Емкостьконденсатора
Нагруженнаядобротностьколебательнойсистемы
Модулькоэффициентаобратной связи
РезисторR0выбирается
Амплитуданапряженияна базе
Амплитуданапряженияна коллекторе
Постоянноенапряжениена коллекторе
Проверяемусловие недонапряженногорежима
Эквивалентноесопротивлениеколебательнойсистемы автогенератора
Постояннаясоставляющаяколлекторноготока
Мощностьпотребляемаятранзисторомот источника коллекторногопитания
Коэффициентполезногодействиятранзистора
Постояннаясоставляющаятока базы
Напряжениесмещения набазе
Сопротивлениев цепи эмиттера
Индуктивностьдросселя вколлекторнойцепи выбираетсяиз условия
Напряжениеисточникаколлекторногопитания
Расчетделителя базируетсяна выполнениидвух условий:во-первых, должнобыть исключеношунтированиеколебательнойсистемы автогенератораделителем и,во-вторых, напряжениесмещения междубазой и эмиттеромтранзисторадолжно соответствоватьрасчетномурасчетномузначению. Такимобразом
гдеIдел- ток протекающийчерез резисторR2.Для того чтобыбазовый токне влиял навеличинунапряжениясмещения ,целесообразноIделвыбирать изусловия: Iдел= (5ё10)Iб0.
Емкостькоденсатора
Настройкаколебательногоконтура автогенератораможет производитьсядвумя способами:изменяем емкостьили изменениеминдуктивностей.Наиболее чащеиспользуютподстроечнуюкатушку индуктивности.
Вданной схемеавтогенераторабудет использоватьсяоднослойнаяцилиндрическаякатушка сподстроечникомв виде ферритовогостержня (сердечника).
Вкачестве материалакаркаса катушкивыбран полистерол,так как он обладаетудобными физическимипараметрамии широко используется.Провод – медныйв изоляции типаПЭВ, диаметром0.2 мм(0.15 – 0.30мм).
Индуктивностькатушки определяетсяпо формуле:
D– диаметркатушки (каркаса);
W– количествовитков.
Отсюдаколичествовитков:
Зададимсядиаметром D= 5 мм.
Таккак ферритовыйстержень влияетна индуктивностькатушки, длярасчета числавитков возьмемLменьшена 10ё20%(LK=3,47мкГн;Ю
L= 3 мкГн)
В связис тем, что влияниеэкрана наиндуктивностьнезначительно,в данной работеим можно принебречь.В противномслучае ономожет бытькомпенсированопри настройке.
Подставляязначения вформулу находимколичествовитков W=63 витка.
Поз. обозна-чение | Наименование | Кол. | Примечание |
Конденсаторы | |||
К10-17 ОЖО.460.172 ТУ | |||
С1 | К10-17-1Б-М47-332пФ±10%-В | 1 | |
С2 | К10-17-2А-М47-2383пФ±10%-В | 1 | |
Сэ | К10-17-2А-М75-1376пФ±10%-В | 1 | |
Скв | КТ4-25-М750-5/25пФ±10%-В-ОЖО.460.135ТУ | 1 | Подстроечный |
РезисторыС2-23 ОЖО.467.081 ТУ | |||
R0 | C2-23-0,125Вт-5,6кОм±10%-A-B-B | 1 | |
R1 | C2-23-0,125Вт-20кОм±10%-A-B-B | 1 | |
R2 | C2-23-0,125Вт-9,1кОм±10%-A-B-B | 1 | |
R3 | C2-23-0,125Вт-402Ом±5%-A-B-B | 1 | |
Rэ | C2-23-0,125Вт-931Ом±5%-A-B-B | 1 | |
Rн | C2-23-0,125Вт-604Ом±5%-A-B-B | 1 | |
Lдр | ДроссельДМ-0,1-365мкГн±5% ГИО.477.005 ТУ | 1 | |
Lк | ДроссельДМ-0,1-3,47мкГн±5% ГИО.477.005 ТУ | 1 | Подстроечный |
Прирасчетах будемсчитать, чтоэкран изготовлениз меди (магнитнаяпроницаемостьмеди m= 1, относительнаяпроводимостьмеди sотн= 1).Экран условноразбиваетсяна две составляющие:реальный сплошнойэкран (SP)и идеальныйсплошной экранс отверстиями(Sи).Обоснованиетолщины экранаи параметровотверстий будетприведено ниже.
Таккак расчетныеформулы длядальнего иближнегоэлекрическогополя идентичны,будем оговариватьвид поля (ближнее/дальнее)по мере надобности.
Коэффициентэкранированияравен:
Подставивв формулу данноезначение коэффициентаэкранированиянайдем минимальноезначение толщиныэкрана:
Примемтолщину экранаt = 0.8мм.Данное значениевполне удовлетворяетпредполагаемымтребованиямжесткости исоставляетреальную пропорциюс размерамипечатной платы.
Всоответствиис формулой (1)коэффициентэкранированияреальногоэкрана равен:Кэ.Р.=101.2дБ.Отсюда находимэффективностьэкранированияреальным экраном:
Утечкаполя черезкруглое отверстиеопределяетсяформулой:
гдеx- диаметр отверстия; r– расстояниеот источникапомехи до экрана;
Эффективностьэкранированияидеальнымэкраном с отверстиямиопределяетсяпо формуле:
Вразрабатываемомэкране нампонадобится4 отверстия:
Отверстиедля настройкиколебательногоконтура автогенератора. Примем x1=0,003 м.
Отверстиедля подводапитания (изоляцияПВХ). Примемx2=0,0015 м
Отверстиедля подводавыходногосигнала (изоляцияПВХ). Примемx3=0,0015 м.
Отверстиедля подводанулевого провода(изоляция ПВХ).Примем x4=0,0015 м
Отверстиедля настройкиСкв. Примем x5=0,003 м.
Расстояниеот источникапомехи до экранарассчитаемпо формуле:
Формула примет вид:
Конечноезначениеэффективностиэкранированиярассчитываетсяпо формуле:
Таккак SиSp,токоэффициентэкранированиянашего экрана: Кэ.и.=34 дБ.
Приуменьшениизначения r,согласно формуле(3), эффективностьэкранированиятакже будетуменьшаться.Следовательно,в ближней зоне
Значениеэффективностиэкранированияреальногоэкрана останетсяпрежним (Sp=114815,36).
Найдемминимальноезначение r,при которомзначениеэффективностиэкранированиястановитсяудовлетворительным.
ПринявКиравным заданномузначению (65 дБ),изформулы (3) мыимеем:
Начинаяс полученногозначения идалее, значениеэффективностиэкранированиястановитсяудовлетворительным.
Длятого, чтобыэкран был эффективенкак в дальней,так и в ближнейзоне, мы будемиспользоватьволноводы.Влияние волноводана эффективностьэкранированияописываетсяследующейформулой:
гдеt –длина трубкиволновода, d– диаметрволновода.
Рассмотримвлияние волноводовна эффективностьэкранированиядля
Принявдля всех отверстийнашего экранаt = 1.5мм и при условиичто d=xспомощью формулынаходим: Кэ.волн.=112дБ,Sи.волн.=398107.Следовательно,из формулы (5),коэффициентэкранированияидеальнымэкраном Кэ.и.=146дБ.Эффективностьэкранированияидеальнымэкраном Sи=19952699.Так как Sи.>Sр.,то коэффициентэкранированияв итоге будетравен:
Кэ.=20lgSp.=101,2дБ. Полученныйрезультатудовлетворяетзаданномутребованию(Кэ>Кэ.зад.=65дБ).
Произведенаразработкаавтогенераторас кварцевымрезонаторомв контуре,размещаетсяна печатнойплате размерами5ґ5см.Автогенераторснабжен меднымэкраном толщиной0.8 ммс пятью отверстиями:три отверстиядиаметром 1.5мм,предназначенныедля проводовпитания, выходаи земли, и двадиаметром 3 мм.Отверстия всвою очередьснабжены волноводами,что позволяетдобиться нужнойэффективностиэкранирования.В конструкцииавтогенераторапредусмотренанастройкаколебательногоконтура. Дляудобства доступак подстроечнойкатушке индуктивностив экране предусмотреноотверстиедиаметром 3мм.
К сожалениюиспользованастарая элементнаябаза.
1Князев А.Д. идр.
“Конструированиерадиоэлектроннойи электронно-вычеслительнойаппаратурыс учетом элекромагнитнойсовместимости”,Москва, “Радиои связь” 1989г, 224стр.
2МитрофановА.В. и др.
“Радиопередающиеустройства”Ленинград,ЛЭТИ, 1983г, 64 стр.
3Пыко С.М.
Конспектлекций, 1999г.
Вариант46
Проетированиеавтогенераторас кварцевымрезонатором
CН,пкФ | RН,Ом | KЭ,дБ | fкв,МГц | Rкв,Ом | Qкв,тыс | C0, пкФ |
4 | 600 | 75 | 4,99992 | 27,5 | 91 | 5,7 |
Рассчитатьэлектрическуюсхему транзисторногоавтогенератораи разработатьего конструкцию.
Предложитьметодику настройкиавтогенератора.
Конструкцияавтогенераторадолжна учитыватьналичие электромагнитногоэкрана, расчитанногона частотыблизкие к частотеавтогенератораи обеспечиватьзаданнуюэффективностьподавленияпомех.