РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ УЗЛОВ АППАРАТУРЫ СВЯЗИ (стр. 1 из 4)

Министерство связи и массовых коммуникаций РФ

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Основы теории цепей»

ТЕМА: «РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ УЗЛОВ АППАРАТУРЫ СВЯЗИ»

Выполнила:

Дрокина М.Ю., группа АЕ-81с

Проверил:

Ковалев Е.И.

Екатеринбург, 2009

Отзыв руководителя

Техническое задание

Исходные данные	Обозначения
Технические требования к автогенератору
Тип автогенератора	схема рисунок 3.1,б
Тип активного элемента (тип транзистора)	КТ301
Частота генерации	f г= 3*103 Гц
Сопротивление в коллекторной цепи биполярного транзистора Напряжение питания	Rк = 3кОм Uпит.авт = 18В
Технические требования к нелинейному преобразователю
Тип операционного усилителя	схема рисунок 3.2,б
Тип нелинейного элемента	КП305Е
Напряжение питания нелинейного элемента	Uп. нел. = 5B
Напряжение смещения нелинейного элемента Амплитуда напряжения на входе нелинейного элемента	U0 = 0В Uм = 0,8В
Технические требования к электрическим фильтрам
Номер гармоники автогенератора, выделяемой фильтром	n = 2
Амплитуда выходного напряжения	Umвых = 12В
Ослабление полезных гармоник (неравномерность ослабления в полосе пропускания)	DА = 0,2дБ
Степень подавления мешающих гармоник (ослабление в полосе непропускания)	Аmin = 15дБ
Напряжение питания фильтра	Uпит.ф. = 15В

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..3

1 Расчет автогенератора…………………………………………………………..5

2 Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя…………13

3 Расчет электрических фильтров………………………………………………19

4 Расчет выходного усилителя………………………………………………….27

Заключение……………………………………………………………………….28

Список литературы………………………………………………………………29

Введение

В процессе данной работы необходимо разработать генератор сетки частот, то есть генератор, вырабатывающий несколько гармонических колебаний. Подобное устройство состоит из автогенератора, вырабатывающего колебание заданной частоты и нелинейного преобразователя, формирующего из него импульсы тока, состоящие из суммы гармоник исходного колебания. Для выделения заданной гармоники далее рассчитываются активные RC-фильтры. Согласование функциональных элементов по входным и выходным сопротивлениям, а также обеспечение заданных уровней напряжения на их входах и выходах обеспечиваются масштабирующими усилителями также входящими в состав проектируемого устройства.

Функциональная схема проектируемого устройства изображена на рисунке 1

Рисунок 1 – Функциональная схема устройства

Цифрами обозначены следующие устройства:

1) автогенератор;

2) развязывающее (усилительное) устройство;

3) нелинейный преобразователь;

4) электрические фильтры.

В качестве задающего автогенератора в работе используются схемы на биполярных транзисторах с пассивной лестничной RC - цепью обратной связи. Нелинейный преобразователь строится на основе биполярных, полевых транзисторов или полупроводниковых диодов. Развязывающие (усилительные) устройства представляют собой масштабирующие усилители на интегральных операционных усилителях. Электрические фильтры – активные RC – фильтры на операционных усилителях.

1 Расчет автогенератора

В качестве задающего генератора в работе используются схема на биполярном транзисторе с пассивной RC-цепью обратной связи. Автогенератор собран на составном транзисторе VT1 - VT2 для увеличения входного сопротивления транзистора по цепи базы. При расчете RС - генератора учитываем, что сопротивление нагрузки выбирается так, чтобы выполнялось условие: R_к<<R (по меньшей мере на порядок, т.е. в 10 раз) и R_б>>R. Емкости конденсаторов С цепи обратной связи обычно выбирают в пределах 100 пФ ¸ 1 мкФ, а величину емкости разделительного конденсатора С_р - из условия: С_р>>С.

Рисунок 2 – Схема автогенератора

Рассчитываем RC – генератор, выполненный по схеме, представленной на рисунке 2, на биполярном транзисторе КТ301. Частота генерации f_г = 3*10³ Гц, напряжение питания U_{пит.авт.} = 18В, сопротивление нагрузки в коллекторной цепи R_к =3кОм.

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации w_г=2pf_г, то должны выполнятся условия баланса амплитуд и фаз:

где Н_ус(w_г), Н_ос(w_г) – модули передаточных функций Н_ус(jw) (усилительного элемента), Н_ос(jw) (цепи обратной связи), соответственно;

j_ус(w_г), j_ос(w_г) – аргументы этих передаточных функций. Для заданной схемы:

Из этой формулы видно, что φ_ус(ω_г)=π, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный π. Это будет выполняться при равенстве нулю мнимой части знаменателя выражения Н_ос(jω):

Получаем выражение для частоты генерации:

и коэффициента передачи цепи обратной связи на частоте генерации:

.

Найдём значения сопротивлений R_н и R, входящих в формулы для расчёта w_г и Н_ос(w_г).

Входное сопротивление R_н составного транзистора:

R_н=bR_бэ2

где b - коэффициент усиления транзистора по току (для VT1);

R_бэ2 – входное сопротивление транзистора VT2.

Для определения b и R_бэ2 нужно выбрать рабочую точку транзистора. Для этого строим проходную характеристику транзистора I_к=F(U_бэ) – зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения U_бэ. В свою очередь, исходными для построения проходной характеристики являются:

· входная характеристика транзистора I_б=F(U_бэ) (рисунок 3);

·

выходная характеристика транзистора I_k=F(U_кэ) (рисунок 4).

Рисунок 3 – Входная характеристика транзистора КТ301

Рисунок 4 – Выходная характеристика транзистора КТ301 (ΔI_Б=25 мкА)

На семействе выходных характеристик используемого транзистора проводится нагрузочная прямая через точки с координатами: (0,18) и (6,0), (рисунок 4).

По точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками строим промежуточную характеристику I_k=F(I_б). Для этого составляем таблицу:

Iб, мА	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125
Iк, мА	1,1	2,1	3,2	4,2	5,0