Міністерствоосвіти і науки України
Харківськийнаціональний університет радіоелектроніки
Кафедра БМЕ
Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни"Аналогова та цифрова електроніка" на тему:
"Проектування генераторів гармонійних коливань"
Виконала:
Перевірив:
ХАРКІВ 2009
РЕФЕРАТ
Метою даної курсової роботи є розрахунок генератора синусоїдальнихсигналів.
Пояснювальна записка до курсової роботи містить 25 сторінок тексту,включають в себе 3 додатка.
Перелік ключових слів:
генератор гармонійних сигналів;
фазує ланцюжок;
активний елемент;
умова самозбудження;
частота генерованих сигналів.
Зміст
Введення
1Аналіз технічногозавдання
2Вибір принциповоїсхеми
3Електричний розрахуноксхеми
4 Аналіз схеми (розробка математичної моделі) на ЕОМ
Висновки
Списоквикористовуваної літератури
Додаток
Введення
Електронний генератор являє собою пристрій, що перетворюєелектричну енергію джерела постійного струму в енергію незатухаючихелектричних коливань потрібної форми, частоти і потужності.
За принципом роботи і схемного побудови розрізняють генератори зсамозбудження (автогенератори) і генератори із зовнішнім збудженням, якіпо суті є підсилювачами потужності генерованих коливань заданоїчастоти.
Електронні автогенератори підрозділяються на автогенераторисинусоїдальних (гармонічних) коливань і автогенератори коливаньнесинусоїдальної форми, які прийнято називати релаксаційним (імпульсними)автогенератора.
Будучи першоджерелом електричних коливань, генератори зсамозбудженням широко використовуються в радіопередавальних і радіоприймальних(Супергетеродинних) пристроях, у вимірювальній апаратурі, в ЕОМ, впристроях телеметрії і т. д.
За діапазону генеруються частот генератори діляться на низькочастотні (від0,01 Гц до 100 кГц), високочастотні (від 100 кГц до 100 МГц) інадвисокочастотні (від 100 МГц і вище).
Широке впровадження складних радіоелектронних пристроїв в різні галузінародного господарства ставить перед розробниками радіоапаратури дві найважливішізавдання: підвищення її надійності та зменшення маси і габаритів. Надійністьапаратури в даний час підвищується за рахунок застосування відповідноїелементної бази та спеціальних методів побудови систем, а основнимнапрямком мініатюризації виборчих і автоколивальних низькочастотнихсистем, зважаючи на відсутність реальних шляхів мініатюризації котушок індуктивності,є впровадження активних виборчих RC-ланцюгів(Активних RC-фільтрів і RC-генераторів).
Широкому розповсюдженню транзисторних RC-генераторівсинусоїдальних коливань сприяє простота виготовлення, існуючівисокостабільні конденсатори й опору, стабільні операційні таінтегральні підсилювачі, а також технологічна перспективність, якщо врахуватипрогрес технології мікромодулів та ланцюгів на основі твердого тіла.
Метою даної курсової роботи є проектування низькочастотногогенератора синусоїдальних коливань. Параметри генератора представлені взавданні на курсову роботу.
1Аналізтехнічного завдання
У цій роботі необхідно розробити генератор гармонійнихколивань, який мав би такі параметри:
-вихідна потужність P вих = 0,2 Вт;
-опір навантаження R н = 2 кОм;
-частота генерованих коливань f н = 5МГц;
-стабільність частоти.
В результаті аналізу ТЗ можна зробити висновок, що розроблювальнийгенератор відноситься до високочастотних генераторів середньої потужності. А оскількизастосування генераторів з коливальними контурами (типу RC)для генерування коливань високої частоти утруднене, то для проектованогогенератора доцільно використовувати схему типу LC.
Синтез схеми і розрахунок її елементів будуть вироблені в наступних пунктахрозрахунково-пояснювальної записки.
2Вибірпринципової схеми
Відомо багаторізновидів схем транзисторних генераторів типу LC, але будь-яка з них повинна містити: коливальну систему(Зазвичай коливальний контур), в якій збуджуються необхідні незгасаючі коливання;джерело електричної енергії, за рахунок якого в контурі підтримуютьсянезатухаючі коливання; транзистор, за допомогою якого регулюється подачаенергії від джерела в контур; елемент зворотного зв'язку, за допомогою якогоздійснюється подача необхідного збудливого змінної напруги звихідний ланцюга у вхідні.
Найпростіша схема транзисторногогенератора типу LC наведена намалюнку 1.1. Така схема називається генератором в трансформаторній зв'язком івикористовується зазвичай в діапазоні високих частот.
Елементи R1, R2, R3 іС2 призначені для забезпечення необхідного режиму по постійному струму і йоготермостабілізації. За допомогою конденсатора С1 ємнісний опір, якогона високій частоті незначно, заземлюється один кінець базової обмотки. Вмомент вмикання джерела живлення в колекторної ланцюга транзистора з'являєтьсяток I K , що заряджає конденсатор С3 коливальногоконтуру. Так як до конденсатора підключена котушка L1, то після заряду він починає розряджатися на котушку. Врезультаті обміну енергією між конденсатором і котушкою в контурі виникаютьвільні затухаючі коливання, частота яких визначається параметрамиконтуру
(1.1)
Малюнок 1.1-Транзисторнийавтогенератор
Змінний струм контуру,проходячи через котушку L1,створює навколо неї змінне магнітне поле. Внаслідок цього в котушцізворотного зв'язку L2, включеної вланцюг бази транзистора, наводиться змінна напруга тієї ж частоти, зякій відбуваються коливання в контурі. Ця напруга викликає пульсацію струмуколектора, в якому з'являється змінна складова.
Змінна складоваколекторного струму заповнює втрати енергії в контурі, створюючи на ньомупосилене транзистором змінну напругу. Це приводить до нового наростаннянапруги на котушці зв'язку L2,яке тягне за собою нове наростання амплітуди струму колектора і т.д.
Наростання колекторногоструму спостерігається лише в межах активної ділянки вихідної характеристикитранзистора. Що ж стосується амплітуди коливань в контурі, то її зростанняобмежується опором втрат контуру, а також загасанням, внесеним вконтур за рахунок протікання струму в базовій обмотці.
незатухаючих коливань уконтурі автогенератора встановляться лише при виконанні двох основних умов,які отримали назву умов самозбудження.
Перша з цих умовназивають умовою балансу фаз. Сутність його зводиться до того, що в схемі повиннабути встановлена ​​саме позитивний зворотний зв'язок між вихідний та вхіднийланцюгами транзистора. Тільки в цьому випадку створюються необхідні передумови дляпоповнення втрат енергії в контурі.
Оскільки резонанснеопір паралельного контуру носить чисто активний характер, то привпливі на базу сигналу з частотою, рівній частоті резонансу, напруга наколекторі буде зрушено по фазі на 180 про . Напруга, наводимое набазової котушці за рахунок струму I K , що протікає через контурну котушку L1, дорівнює
(1.2)
де - коефіцієнтвзаємоіндукції між котушками.
Очевидно, необхідно таквибрати напрямок намотування базової котушки, щоб. Тільки в цьому випадкузагальний фазовий зсув в ланцюзі підсилювач - зворотний зв'язок буде дорівнює нулю, тобто всхемою буде встановлена ​​позитивна зворотній зв'язок. Якщо ж, то зворотний зв'язоквиявиться негативною і коливання в контурі припиняться.
На практиці виконанняумови балансу фаз досягається відповідним включенням кінців котушок L1 і L2. При відсутності самозбудження необхідно поміняти місцямикінці котушки зв'язку L2. При цьому автогенераторповинен самовозбудится, якщо в схемі немає інших несправностей. Виконанняумови балансу фаз є необхідною, але недостатньою для самозбудженнясхеми. Друга умова самозбудження полягає в тому, що для існування автоколивального...
