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» 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Екатеринбург, 2009

Отзыв руководителя

 

Техническое задание 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

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:

 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

Рисунок 5 –Промежуточная характеристика I_k=F(I_б)

      Затем, используя полученную зависимость (рисунок 5) и входную характеристику I_б=F(U_бэ) (рисунок 3), определяем требуемую зависимость: I_K=F(U_бэ)  (рисунок 6).

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