Проектирование автогенератора с кварцевым резонатором в контуре

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. 1.1

Зададимся q =70 0 ( a 1 =0,436; a 0 =0,253) и определяем МГц 2.2. Расчет параметров колебательной системы m=0,1. Амплитуда первой гармоники I К1 коллекторного тока: R 0 2.3. Расчет режима работы транзистора. Амплитуда напряжения на коллекторе В Постоянное напряжение на коллекторе Проверяем условие недонапряженного режима Эквивалентное сопротивление колебательной системы автогенератора 2.4. Расчет элементов цепей питания. : - , , - , . I - R 2 . , I : I = (5 10)I 0 . 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. Так как ферритовый стержень влияет на индуктивность катушки, для расчета числа витков возьмем L меньше на 10 20% ( L K =3,47 мкГн; L = 3 ) , , . . Подставляя значения в формулу находим количество витков W=63 витка. 4. Выбор элементов.

Коэффициент экранирования равен: где К погл. – коэффициент поглащения экраном: ; К отр. – коэффициент отражения экраном : К м.отр. – коэффициент многослойного отражения экрана ( Подставив в формулу данное значение коэффициента экранирования найдем минимальное значение толщины экрана: , откуда t > 0.123 . Примем толщину экрана t = 0.8 мм . 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 x - диаметр отверстия; r – расстояние от источника помехи до экрана; - падающая волна.

Эффективность экранирования идеальным экраном с отверстиями определяется по формуле: i – номер отверстия. В разрабатываемом экране нам понадобится 4 отверстия: 1. Отверстие для настройки колебательного контура автогенератора.

Примем x 1 = 0,003 м. 2. Отверстие для подвода питания (изоляция ПВХ). Примем x 2 = 0,0015 м 3. Отверстие для подвода выходного сигнала (изоляция ПВХ). Примем x 3 = 0,0015 м. 4. Отверстие для подвода нулевого провода (изоляция ПВХ). Примем x 4 = 0,0015 м 5. Отверстие для настройки Скв.

Примем x 5 = 0,003 м.

Расстояние от источника помехи до экрана рассчитаем по формуле: где l - длина волны: r = 0.009 м.

Формула примет вид: Отсюда S и = 53,4 . 6. 4 . Расчет конечного значения эффективности экранирования.

Конечное значение эффективности экранирования рассчитывается по формуле: но справедливо условие: Так как S и p , коэффициент экранирования нашего экрана: К э.и. = 34 дБ. При уменьшении значения r , (3), . , экран будет не эффективен.

Рассмотрим эффективность экранирования в дальней зоне Значение эффективности экранирования реального экрана останется прежним ( S p =114815,36 ). Найдем минимальное значение r , . и равным заданному значению (65 дБ), и (3) : , . 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 где К э.и0. берем из пункта 4 равным 34 дБ; Приняв для всех отверстий нашего экрана t = 1 .5 мм и при условии что d= x с помощью формулы находим: К э.волн. =112 дБ, S и.волн. =398107. Следовательно, из формулы (5), коэффициент экранирования идеальным экраном К э.и. =146 дБ. Эффективность экранирования идеальным экраном S и = 19952699 . Так как S и. >S р. , то коэффициент экранирования в итоге будет равен: К э. =20 lgS p. =101 , 2 дБ. Полученный результат удовлетворяет заданному требованию (К э > К э.зад. =65 дБ). 7. Вывод по проделанной работе.

Произведена разработка автогенератора с кварцевым резонатором в контуре, размещается на печатной плате размерами 5 5 см.