close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Проектирование автогенератора с кварцевым резонатором в контуре

код для вставкиСкачать
Aвтор: Виноградов К.Ю. Примечание:от автора: Есть много недочетов, есть лишний пункт (Дополнительная ...) Необходимо написать 2 схемы 1999г., СПБ Государственный электротехнический университет (ЛЭТИ), кафедра ИИСТ. Предмет: Проектирование измеритель

Министерство общего и профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
Кафедра ИИСТ
Пояснительная записка по курсовой работе:
"Разработка и расчет экранированного автогенератора"
Студент гр.6561:Виноградов К.Ю.
Преподаватель:Пыко С.М.
Санкт-Петербург
д/ММ/гг
Содержание:
1. ЗАДАНИЕ.
2. РАСЧЕТ СХЕМЫ АВТОГЕНЕРАТОРА.
2.1. Расчет аппроксимированных параметров транзистора.
2.2. Расчет параметров колебательной системы
2.3. Расчет режима работы транзистора.
2.4. Расчет элементов цепей питания.
3.НАСТРОЙКА КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА АВТОГЕНЕРАТОРА. ВЫБОР КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ.
4. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ.
5. РАЗМЕЩЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ.
6. РАСЧЕТ ЭКРАНА.
6.1. Расчет толщины экрана t.
6.2. Расчет эффективности реальной составляющей экрана.
6.3. Расчет эффективности идеальной составляющей экрана.
6.4. Расчет конечного значения эффективности экранирования.
6.5. Дополнительные меры для получения требуемой эффективности экранирования.
7. ВЫВОД ПО ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ.
8.ЛИТЕРАТУРА.
1. Задание.
Проектирование автогенератора с кварцевым резонатором в контуре.
CН, пкФRН, ОмKЭ, дБfкв, МГцRкв,ОмQкв,тысC0, пкФ4600754,9999227,5915,7
Рассчитать электрическую схему транзисторного автогенератора и разработать его конструкцию.
Предложить методику настройки автогенератора. Конструкция автогенератора должна учитывать наличие электромагнитного экрана, расчитанного на частоты близкие к частоте автогенератора и обеспечивать заданную эффективность подавления помех.
2. Расчет схемы автогенератора.
Рассчитаем колебательную систему автогенератора, работающего на частоте 4,99992 МГц и выполненного на транзисторе ГТ313. Òàáëèöà 1.1
ГТ313
NPN-переход
Ge
Основные параметрыFг, МГцSгр, А/В0Å, ÂÑê, ïÔÑêà, ïÔrб, Ом450-10000.0550-0,252,51,2560Ïðåäåëüíûå ýêñïëóàòàöèîííûå ïàðàìåòðûåêä, Âåýáä, ÂIкд, А tд, CRiд, С/ВтPкд при t=25C Bт120,50,03705000,09
Таблица 1.2
ЧастотаРекомендуемая PКВ, мВтДопустимая PКВ. д., мВтдля термоста-тируемых резонаторовдля нетермос-татируемых резонаторовдля термоста-тируемых резонаторовдля нетермос-татируемых резонаторовСвыше 800 при колебаниях на основной частоте
0,500
1,00
1,00
2,00
2.1. Расчет аппроксимированных параметров транзистора.
Зададимся мА; =-5В; =700 (1=0,436; 0=0,253) и определяем МГц
2.2. Расчет параметров колебательной системы
Çàäàåìñÿ m=0,1.
Ïàðàìåòð Îòíîøåíèå åìêîñòåé Амплитуда первой гармоники IК1 коллекторного тока: ìÀ
Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà â öåïè áàçû ïÔ
Åìêîñòü êîíòóðà ïÔ
Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ïÔ
Íàãðóæåííàÿ äîáðîòíîñòü êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû
Èíäóêòèâíîñòü êîíòóðà ìêÃí
Ìîäóëü êîýôôèöèåíòà îáðàòíîé ñâÿçè Ðåçèñòîð R0 âûáèðàåòñÿ Îì
2.3. Расчет режима работы транзистора.
Àìïëèòóäà íàïðÿæåíèÿ íà áàçå Â
Амплитуда напряжения на коллекторе В
Постоянное напряжение на коллекторе В
Проверяем условие недонапряженного режима
В Эквивалентное сопротивление колебательной системы автогенератора
Îì
Ïîñòîÿííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ êîëëåêòîðíîãî òîêà ìÀ
Ìîùíîñòü ïîòðåáëÿåìàÿ òðàíçèñòîðîì îò èñòî÷íèêà êîëëåêòîðíîãî ïèòàíèÿ ìÂò Ïîñêîëüêó âñÿ ìîùíîñòü, îòäàâàåìàÿ òðàíçèñòîðîì, ðàññååâàåòñÿ íà êâàðöåâîì ðåçîíàòîðå, ìÂò .
Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òðàíçèñòîðà Ïîñòîÿííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà áàçû ìÀ
Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà áàçå Â
2.4. Расчет элементов цепей питания.
Ñîïðîòèâëåíèå â öåïè ýìèòòåðà Îì
Èíäóêòèâíîñòü äðîññåëÿ â êîëëåêòîðíîé öåïè âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ , òîãäà =ìêÃí
Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà êîëëåêòîðíîãî ïèòàíèÿ =Â
Ðàñ÷åò äåëèòåëÿ áàçèðóåòñÿ íà âûïîëíåíèè äâóõ óñëîâèé: âî-ïåðâûõ, äîëæíî áûòü èñêëþ÷åíî øóíòèðîâàíèå êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû àâòîãåíåðàòîðà äåëèòåëåì è, âî-âòîðûõ, íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ìåæäó áàçîé è ýìèòòåðîì òðàíçèñòîðà äîëæíî ñîîòâåòñòâîâàòü ðàñ÷åòíîìó ðàñ÷åòíîìó çíà÷åíèþ. Òàêèì îáðàçîì Îì è ìÀ
ãäå Iäåë - òîê ïðîòåêàþùèé ÷åðåç ðåçèñòîð R2 . Äëÿ òîãî ÷òîáû áàçîâûé òîê íå âëèÿë íà âåëè÷èíó íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ , öåëåñîîáðàçíî Iäåë âûáèðàòü èç óñëîâèÿ: Iäåë = (510)Iá0. =Îì
Îì
Åìêîñòü êîäåíñàòîðà ïÔ
3.Настройка колебательного контура автогенератора. Выбор катушки индуктивности.
Настройка колебательного контура автогенератора может производиться двумя способами: изменяем емкость или изменением индуктивностей. Наиболее чаще используют подстроечную катушку индуктивности.
В данной схеме автогенератора будет использоваться однослойная цилиндрическая катушка с подстроечником в виде ферритового стержня (сердечника).
В качестве материала каркаса катушки выбран полистерол, так как он обладает удобными физическими параметрами и широко используется. Провод - медный в изоляции типа ПЭВ, диаметром 0.2 мм (0.15 - 0.30мм). Индуктивность катушки определяется по формуле:
где 0.45 - поправочный коэффициент;
- длина намотки провода;
D - диаметр катушки (каркаса);
W - количество витков.
Отсюда количество витков:
Зададимся диаметром D = 5 мм.
= 30 мм.
Так как ферритовый стержень влияет на индуктивность катушки, для расчета числа витков возьмем L меньше на 1020% (LK =3,47мкГн; ==>
L = 3 ìêÃí)
 ñâÿçè ñ òåì, ÷òî âëèÿíèå ýêðàíà íà èíäóêòèâíîñòü íåçíà÷èòåëüíî, â äàííîé ðàáîòå èì ìîæíî ïðèíåáðå÷ü.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå îíî ìîæåò áûòü êîìïåíñèðîâàíî ïðè íàñòðîéêå.
Подставляя значения в формулу находим количество витков W=63 витка.
4. Выбор элементов. Поз.
обозна-чение
Наименование
Кол.
ПримечаниеКонденсаторыК10-17 ОЖО.460.172 ТУС1 К10-17-1Б-М47-332пФ10%-В1С2 К10-17-2А-М47-2383пФ10%-В1Сэ К10-17-2А-М75-1376пФ10%-В1Скв КТ4-25-М750-5/25пФ10%-В-ОЖО.460.135 ТУ1ПодстроечныйРезисторы С2-23 ОЖО.467.081 ТУR0 C2-23-0,125Вт-5,6кОм10%-A-B-B1R1 C2-23-0,125Вт-20кОм10%-A-B-B1R2 C2-23-0,125Вт-9,1кОм10%-A-B-B1R3 C2-23-0,125Вт-402Ом5%-A-B-B1Rэ C2-23-0,125Вт-931Ом5%-A-B-B1Rн C2-23-0,125Вт-604Ом5%-A-B-B1Lдр Дроссель ДМ-0,1-365мкГн5% ГИО.477.005 ТУ1Lк Дроссель ДМ-0,1-3,47мкГн5% ГИО.477.005 ТУ1Подстроечный
5. Размещение элементов на печатной плате.
6. Расчет экрана.
При расчетах будем считать, что экран изготовлен из меди (магнитная проницаемость меди  = 1, относительная проводимость меди отн = 1). Экран условно разбивается на две составляющие: реальный сплошной экран (SP) и идеальный сплошной экран с отверстиями (Sи). Обоснование толщины экрана и параметров отверстий будет приведено ниже.
6.1. Расчет толщины экрана t.
Так как расчетные формулы для дальнего и ближнего элекрического поля идентичны, будем оговаривать вид поля (ближнее/дальнее) по мере надобности. Коэффициент экранирования равен: где Кпогл. - коэффициент поглащения экраном: ; Котр. - коэффициент отражения экраном: ; Км.отр. - коэффициент многослойного отражения экрана ().
Подставив в формулу данное значение коэффициента экранирования найдем минимальное значение толщины экрана: , откуда t > 0.123ìì.
Примем толщину экрана t = 0.8мм. Данное значение вполне удовлетворяет предполагаемым требованиям жесткости и составляет реальную пропорцию с размерами печатной платы.
6.2. Расчет эффективности реальной составляющей экрана.
В соответствии с формулой (1) коэффициент экранирования реального экрана равен: Кэ.Р.=101.2 дБ. Отсюда находим эффективность экранирования реальным экраном: 6.3. Расчет эффективности идеальной составляющей экрана.
Утечка поля через круглое отверстие определяется формулой: ,
где  - диаметр отверстия; r - расстояние от источника помехи до экрана; - падающая волна.
Эффективность экранирования идеальным экраном с отверстиями определяется по формуле: где i - номер отверстия.
В разрабатываемом экране нам понадобится 4 отверстия:
1. Отверстие для настройки колебательного контура автогенератора. Примем 1 = 0,003 м.
2. Отверстие для подвода питания (изоляция ПВХ). Примем 2 = 0,0015 м 3. Отверстие для подвода выходного сигнала (изоляция ПВХ). Примем 3 = 0,0015 м.
4. Отверстие для подвода нулевого провода (изоляция ПВХ). Примем 4 = 0,0015 м
5. Отверстие для настройки Скв. Примем 5 = 0,003 м.
Расстояние от источника помехи до экрана рассчитаем по формуле: где  - длина волны: . Следовательно, r = 0.009м.
Формула примет вид: ; Отсюда Sи = 53,4.
6.4. Расчет конечного значения эффективности экранирования.
Конечное значение эффективности экранирования рассчитывается по формуле:
но справедливо условие:
Так как Sи < Sp, òî коэффициент экранирования нашего экрана: Кэ.и.= 34 дБ.
При уменьшении значения r, ñîãëàñíî ôîðìóëå (3), ýôôåêòèâíîñòü ýêðàíèðîâàíèÿ òàêæå áóäåò óìåíüøàòüñÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, â áëèæíåé çîíå экран будет не эффективен. Рассмотрим эффективность экранирования в дальней зоне .
Значение эффективности экранирования реального экрана останется прежним (Sp=114815,36). Найдем минимальное значение r, ïðè êîòîðîì çíà÷åíèå ýôôåêòèâíîñòè ýêðàíèðîâàíèÿ ñòàíîâèòñÿ óäîâëåòâîðèòåëüíûì.
Ïðèíÿâ Êи равным заданному значению (65 дБ), иç ôîðìóëû (3) ìû èìååì: .
Íà÷èíàÿ ñ ïîëó÷åííîãî çíà÷åíèÿ è äàëåå, çíà÷åíèå ýôôåêòèâíîñòè ýêðàíèðîâàíèÿ ñòàíîâèòñÿ óäîâëåòâîðèòåëüíûì.
6.5. Дополнительные меры для получения требуемой эффективности экранирования.
Для того, чтобы экран был эффективен как в дальней, так и в ближней зоне, мы будем использовать волноводы. Влияние волновода на эффективность экранирования описывается следующей формулой: где t - длина трубки волновода, d - диаметр волновода.
Рассмотрим влияние волноводов на эффективность экранирования для . Отсюда коэффициент экранирования идеальным экраном будет равен:
где Кэ.и0. берем из пункта 4 равным 34 дБ;
Приняв для всех отверстий нашего экрана t = 1.5 мм и при условии что d= с помощью формулы находим: Кэ.волн.=112 дБ, Sи.волн.=398107. Следовательно, из формулы (5), коэффициент экранирования идеальным экраном Кэ.и.=146 дБ. Эффективность экранирования идеальным экраном Sи= 19952699. Так как Sи.>Sр., то коэффициент экранирования в итоге будет равен: Кэ.=20lgSp.=101,2 дБ. Полученный результат удовлетворяет заданному требованию (Кэ>Кэ.зад.=65 дБ).
7. Вывод по проделанной работе.
Произведена разработка автогенератора с кварцевым резонатором в контуре, размещается на печатной плате размерами 55 см. Автогенератор снабжен медным экраном толщиной 0.8 мм с пятью отверстиями: три отверстия диаметром 1.5 мм, предназначенные для проводов питания, выхода и земли, и два диаметром 3 мм. Отверстия в свою очередь снабжены волноводами, что позволяет добиться нужной эффективности экранирования. В конструкции автогенератора предусмотрена настройка колебательного контура. Для удобства доступа к подстроечной катушке индуктивности в экране предусмотрено отверстие диаметром 3 мм. К сожалению использована старая элементная база.
8.Литература.
1 Князев А.Д. и др.
"Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычеслительной аппаратуры с учетом элекромагнитной совместимости", Москва, "Радио и связь" 1989г, 224 стр.
2 Митрофанов А.В. и др. "Радиопередающие устройства" Ленинград, ЛЭТИ, 1983г, 64 стр.
3 Пыко С.М.
Конспект лекций, 1999г.
2
Документ
Категория
Техника
Просмотров
47
Размер файла
264 Кб
Теги
курсовая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа