Разработка передающего устройства системы беспроводного удаленного доступа
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ного метода, т. е. без учета влияния высших гармоник на работу генератора имеют следующий вид [7]:
, (5)
, (6)
где Y21 - средняя крутизна характеристики генераторного транзистора;
Zk - сопротивление коллекторной нагрузки;
K - коэффициент обратной связи, К=(К - Д);
Д - проницаемость транзистора;
- угол запаздывания первой гармоники коллекторного тока относительно управляемого напряжения;
- угол запаздывания коллекторного напряжения, взятого с обратным знаком относительно первой гармоники тока коллектора.
- угол запаздывания управляющего напряжения относительно тока коллектора, взятого с обратным знаком;
Уравнение (5) называется условием баланса амплитуд и определяет амплитуду генерируемых колебаний; Уравнение (6) называется условием баланса фаз и определяет частоту этих колебаний.
Выполнение этих условий является необходимым, но недостаточным для существования установившегося режима автогенерации. Должно выполняться условие устойчивости режима, т.е. небольшие изменения параметров схемы или амплитуды колебаний не должны выводить схему из установившегося режима автогенерации. [7]
Условие устойчивости режима автогенерации по амплитуде
<0.(7)
Условие устойчивости режима по частоте
.(8)
На рисунке 12 представлена эквивалентная схема автогенератора с емкостной обратной, а на рисунке 13 - автогенератора с индуктивной обратной связью.
В схеме (рисунок 12) напряжение обратной связи снимается с емкости С1, а в схеме (рисунок 12) с индуктивности L1. Перекрещивание проводов обеспечивает фазу, необходимую для создания положительной обратной связи. Для получения высокостабильных колебаний предпочтительна схема с емкостной обратной связью. Напряжение Uу и Ua здесь снимается с емкостей, сопротивление которых, как известно, падают с ростом частоты. В результате содержание высоких гармоник в напряжениях Uу(t) и Ua(t) в схеме (рисунок 12) существенно меньше, чем в схеме (рисунок 13). Для снижения уровня гармоник в схеме с индуктивной обратной связью индуктивности обычно шунтируются дополнительными емкостями. Таким образом, схема (рисунок 13) справедлива лишь на основной частоте колебаний.
Рисунок 12 - Схема автогенератора с емкостной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)
Рисунок 13 - Схема автогенератора с индуктивной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)
.2 Транзисторные автогенераторы с кварцевой стабилизацией
Структурная схема кварцевого автогенератора на биполярном и полевом транзисторе изображена на рисунке 14.
Назначение согласующей цепи:
создание обратной связи;
обеспечение оптимального режима АЭ, т.е. трансформации сопротивлений кварцевого резонатора и нагрузки в оптимальное сопротивление Rк на выходе АЭ;
- преобразование последовательного резонанса кварца в параллельный резонанс на выходных электродах АЭ, имеющего динамическую выходную характеристику (ВАХ) - N - типа, для обеспечения устойчивости стационарного режима;
- селекция механических гармоник кварцевого резонатора.
Рисунок 14 - Структурная схема кварцевого автогенератора
Желательно, чтобы колебания существовали только при наличии кварцевого резонатора и отсутствовали при его отключении или выходе из строя. Согласующая цепь должна удовлетворять и этому требованию.
2.3 Транзисторный автогенератор, работающий на основной частоте
Согласующая цепь транзисторного кварцевого генератора является колебательный контур, настроенный на частоту, близкую рабочей гармонике кварца. В простейшей схеме кварцевого генератора применяется отрицательная обратная связь (емкостная трехточка) и кварцевый резонатор включенный последовательно в контур, играет роль индуктивности (рисунок 15). Колебания здесь возбуждаются на частоте несколько большей частоты основного последовательного резонанса кварца.
Чтобы эквивалентная индуктивность кварцевого резонатора не была шунтирована емкостью С0 (емкость кварца), необходимо выполнить неравенства: .
Рисунок 15 - Упрощенные схемы кварцевых автогенераторов, при работе на основной частоте кварцевого резонатора (а) и на механической гармонике кварца (б)
Учитывая условия резонанса , где , запишем или .
На практике принимают .
На частотах, существенно отличающихся от и)..,, кварцевый резонатор эквивалентен емкости С0 и возбуждение паразитных колебаний невозможно.
.4 Транзисторный автогенератор, работающий на гармонике кварца
Чтобы автогенератор устойчиво возбуждался на механической гармонике кварцевого резонатора, необходимо принять меры, препятствующие генерации на основной частоте кварца. С этой целью можно применить схему автогенератора, изображенную на рисунке 16.
Индуктивность L выбирают таким образом, чтобы на частоте генерации схема представляла собой емкостную трехточку, а на более низких гармониках не выполнялось одно из условий существования устойчивых автоколебаний, например баланс фаз.
Для этого резонансная частота контура LC2 должна удовлетворять соотношениям .
а) б)
Для возбуждения колебаний на частоте эквивалентная емкость контура LC2 на настраивается на эту частоту.
Простейшая электрическая схема кварцевого автогенератора на биполярном транзисторе (рисунок 16,а) соответствует упрощенной схеме (рис