Генератор синусоиды 100-150МГц Опции

[borja86]

Для курсовой нашел схему генератора синусоиды. По тех.заданию генератор должен перестраиваться (100-150МГц) и работать на 50 Ом нагрузку. Препод данную схему в общем одобрил, но велел рассчитать параметры согласования с 50-омной нагрузкой (я так понял, что это надо рассчитать выходное сопротивление схемы???). Преп говорит, что, возможно, потребуются дополнительные согласующие устройства. Помогите, пожалуйста с данной проблемой. Также не откажусь от любой критики данной схемы и советов по ее улучшению.

З.Ы.:на то, что схема будет работать в реале не претендую, да это и не надо. Схема вот:

 Gen.bmp ( 1002.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 114

[dlman]

Препод данную схему в общем одобрил, но велел рассчитать параметры согласования с 50-омной нагрузкой (я так понял, что это надо рассчитать выходное сопротивление схемы???). Преп говорит, что, возможно, потребуются дополнительные согласующие устройства.

если он так сказал - значит имел ввиду ввести дополнительную согласующюю цепь. Но оптимальнее вместо дросселя L3 поставить резистор номиналом 50 Ом.

От модератора.
Из сообщения удалено излишнее цитирование.

[borja86]

если он так сказал - значит имел ввиду ввести дополнительную согласующюю цепь. Но оптимальнее вместо дросселя L3 поставить резистор номиналом 50 Ом.

1.Если не сложо, поясните, почему в таком случае нагрузка в 50 Ом окажется согласованной со схемой? Вроде как окажется, что выходное сопротивление схемы полностью определяется этим сопротивлением?или нет? А почему? Еще вопрос: а нагрузка по-прежнему в этом случае подключается через С7 и меняется ли его номинал?

2.А сильно ли шумит подобная схема и как вообще оценить уровень шумов при отстрйке 10кГц?

[dlman]

1.Если не сложо, поясните, почему в таком случае нагрузка в 50 Ом окажется согласованной со схемой? Вроде как окажется, что выходное сопротивление схемы полностью определяется этим сопротивлением?или нет? А почему? Еще вопрос: а нагрузка по-прежнему в этом случае подключается через С7 и меняется ли его номинал?

Если делать по учебникам, то вам необходимо рассчитать малосигнальные параметры усилителя и оценить влияние выходной проводимости. Но для грубых расчетов ее влиянием на выходное сопротивление можно принебречь (так как обратная величина выходной проводимости на порядок больше 50 Ом). Насколько я помню, в книжке Э. Реда по высокочастотной схемотехнике были формулы для ориентировочной оценки выходной проводимости усилителя.
Учтите, что если вместо дросселя вы установите резистор, то придется пересчитать сопротивление в цепи эммитера.
Номинал C7 пересчитывается исходя из условия, что его емкостное сопротивление на частоте 100 МГц как минимум в 100 раз меньше входного сопротивления следующего каскада (50 Ом).
А какими методиками при расчете пользовались?

2.А сильно ли шумит подобная схема и как вообще оценить уровень шумов при отстрйке 10кГц?

Уровень шумов зависит от добротности элементов колебательного контура, а также от управляющего напряжения, которое подается на варикапы.
Задача оценки шумов решается крайне не просто, с применением дифференциальных уравнений и прочей гадости, лучше не заморачивайтесь.

[borja86]

Учтите, что если вместо дросселя вы установите резистор, то придется пересчитать сопротивление в цепи эммитера.

Это потому,что изменится положение рабочей точки,да?(иди нет?) Ну тогда,как я понимаю, придется перерасчитать C9.

Номинал C7 пересчитывается исходя из условия, что его емкостное сопротивление на частоте 100 МГц как минимум в 100 раз меньше входного сопротивления следующего каскада (50 Ом).

Вот тут не понял. Можно пояснить, желательно с примером?

А какими методиками при расчете пользовались?

Честно говоря, весь расчет настолько притянут за уши, что сказать стыдно...Просто оч-нужно сдать курсач(взял расчет широкополосного усилителя у товарища и попробовал перерасчитать под себя). Ну а если в целом, то так:
1.Рассчитал рабочую точку по нагрузке и выходной мощности (она у меня должна быть >3дБм)
2.Рассчитал схему Джиаколетто (кстати, там действительно идет расчет без учета выходной проводимости)
3.Рассчитал ВЧ однонаправленную модель для частот F>Fт/бета=2500000000/40=62500000Гц (кстати, по этому расчету получается Rвых=Uкэмакс/Iкмакс=18/0,4=45Ом - и чего преподу не нравится,непойму )
4.Рассчитал схему эмиттерной термостабилизации по известной методике
5.Рассчитал схему эмиттерной коррекции, коллекторные дроссели и разделительные кондеры.Вот тут-то совсем плохо:в половине выкладок товарища не понял, откуда что берется - брал наобум. Вот поэтому и прошу показать пример расчета выходного кондера С9

По поводу шумов понял:заморачиваться не буду

Сообщение отредактировал borja86 - Jan 15 2009, 12:12

[dlman]

Это потому,что изменится положение рабочей точки,да?(иди нет?) Ну тогда,как я понимаю, придется перерасчитать C9.

Именно.

Вот тут не понял. Можно пояснить, желательно с примером?

C7 определяется из условия:
C7 > 100/(2*3.14*Rвх*fmin)
то есть емкостное сопротивление конденсатора на минимальной рабочей частоте должно быть не менее чем в 100 раз меньше входного сопротивления следующего каскада.

1.Рассчитал рабочую точку по нагрузке и выходной мощности (она у меня должна быть >3дБм)

Непонятно, как вы расчитывали рабочую точку исходя из заданной выходной мощности. 3 дБм очень маленькая величина, для расчета такого каскада применяется малосигнальная модель. Ik принимается равным 5...15 мА для обеспечения линейного режима.

3.Рассчитал ВЧ однонаправленную модель для частот F>Fт/бета=2500000000/40=62500000Гц (кстати, по этому расчету получается Rвых=Uкэмакс/Iкмакс=18/0,4=45Ом - и чего преподу не нравится,непойму )

Rвых не будет равно 45 Ом. Честно говоря, вообще непонятно, откуда у вас появились в расчетах 18В и 0.4А, свойственные для усилителей мощноси. Для оценки выходного сопротивления в малосигнальной модели, когда переменное напряжение на коллекторе намного меньше напряжения питания, как раз и введена выходная проводимость.

5.Рассчитал схему эмиттерной коррекции, коллекторные дроссели и разделительные кондеры.Вот тут-то совсем плохо:в половине выкладок товарища не понял, откуда что берется - брал наобум. Вот поэтому и прошу показать пример расчета выходного кондера С9

С9 можно рассчитать так же как и С7, с учетом того, что Rвх заменяется на Rэ

[borja86]

C7 определяется из условия:
C7 > 100/(2*3.14*Rвх*fmin)
то есть емкостное сопротивление конденсатора на минимальной рабочей частоте должно быть не менее чем в 100 раз меньше входного сопротивления следующего каскада.

Тут вроде понял

Непонятно, как вы расчитывали рабочую точку исходя из заданной выходной мощности. 3 дБм очень маленькая величина, для расчета такого каскада применяется малосигнальная модель. Ik принимается равным 5...15 мА для обеспечения линейного режима.

Т.к. по заданию требуется >3дБм, то взял с "потолка" 10 мВт. Вот мой расчет:

Выходные напряжение и ток:
Uвых=SQRT(Pвых*2*Rн)=SQRT(0.01*2*50)=1В
Iвых=Uвых/Rн=1/50=20мА

Координаты рабочей точки:
Ik0=Iвых+Iост=(примерно)=1.1Iвых=22мА
Uk0=Uвых+Uнас=1+1=2В (в своем справочнике не нашел Uнас,взял 1В)

Обьясните, что не так?

Rвых не будет равно 45 Ом. Честно говоря, вообще непонятно, откуда у вас появились в расчетах 18В и 0.4А, свойственные для усилителей мощноси.

Ну, тут сглупил. Честно говоря, взял предельно допустимые величины тока и напряжения из справочника. Исправлюсь.

[dlman]

Т.к. по заданию требуется >3дБм, то взял с "потолка" 10 мВт. Вот мой расчет:

Выходные напряжение и ток:
Uвых=SQRT(Pвых*2*Rн)=SQRT(0.01*2*50)=1В
Iвых=Uвых/Rн=1/50=20мА

Координаты рабочей точки:
Ik0=Iвых+Iост=(примерно)=1.1Iвых=22мА
Uk0=Uвых+Uнас=1+1=2В (в своем справочнике не нашел Uнас,взял 1В)

Обьясните, что не так?

Ну вот, теперь похоже на правду

[borja86]

Огромное спасибо за помощь. А вообще не подскажите, где посмотреть по-подробнее теорию расчета разделительных конденсаторов? - все же хочу разобраться. А может, еще чего полезного скажите по этой схеме? Заранее благодарен

[Mike]

А вообще не подскажите, где посмотреть по-подробнее теорию расчета разделительных конденсаторов?

Ни какой теории нет, есть просто обычное "инженерное соображение", о том что сопротивление разделительного конденсатора должно быть существенно меньше чем сопротивление нагрузки, предположим в 10 или 100 раз или в 1000 раз, далее по формуле ПП+4С (пол, потолок + 4 стенки) выбираем величину во сколько меньше и для низшей частоты(понятно почему?) считаем наш конденсатор, затем берём ближайший БОЛЬШИЙ номинал из ряда Е6 (проще достать) и ставим эту величину в схему. Это и есть весь секрет выбора разделительного конденсатора.

[borja86]

Ни какой теории нет, есть просто обычное "инженерное соображение", о том что сопротивление разделительного конденсатора должно быть существенно меньше чем сопротивление нагрузки, предположим в 10 или 100 раз или в 1000 раз, далее по формуле ПП+4С (пол, потолок + 4 стенки) выбираем величину во сколько меньше и для низшей частоты(понятно почему?) считаем наш конденсатор, затем берём ближайший БОЛЬШИЙ номинал из ряда Е6 (проще достать) и ставим эту величину в схему. Это и есть весь секрет выбора разделительного конденсатора.

Спасибо, просветили

для низшей частоты(понятно почему?)

Ну, я так понимаю, что на низшей частоте сопротивление кондера будет наибольшим - т.е. это "худший" случай, поэтому для него и рассчитываем.