-2-

LC oscilátor


Určete kmitočet a velikost signálu, generovaného obvodem na obr., je-li napájecí napětí UB=15 V, L2=100 H, C2=1k2. Určete hodnoty ostatních součástek.


Schéma zapojení:



Řešení


Protože u oscilátorů není pracovní bod ve svém pohybu po zatěžovací přímce omezen, pohybuje se
od hodnoty UCEmax=UB-RC.ICEo, tj. prakticky je hodnota špička-špička rovna napájecímu napětí UB vzhledem
k zanedbatelnosti omezujících složek. Efektivní hodnota výstupního napětí je pak dána vztahem:


(1)


Kmitočet je dán členem L2 a C2 podle vztahu:


(2)


Velikost rezistoru RC volíme s ohledem na zatěžovací rezistor (pokud není zadán, uvažujeme vždy jeho hodnotu Rz=1 k) vždy o řád menší, aby zatěžovací rezistor neovlivňoval činnost oscilátoru. V našem případě volíme tedy RC=100 . Střední hodnota kolektorového napětí je


UB/2=7,5 V


a střední hodnota kolektorového proudu je dána jako:


UB/2.RC=15/2.100=75 mA


Ztrátový výkon je tedy:


PC=UCE.IC=7,5.75.10-3=0,56 W


Tranzistor volíme z hlediska f, UCE, IC a PC. Požadovaným hodnotám vyhovuje např. KF 509 s ICmax=0,5 A, UCEmax=50 V, PCmax=0,8 W a fmax=60 MHz. Proudový zesilovací činitel h21e=90130.

Střední proud báze je dán podílem


IB=IC/h21e=0,075/90=0,83 mA


hodnota odporu rezistoru RB se vypočte jako


RB=(UB-UBE)/IB=(15-0,7)/0,83.10-3=17,2 k


z řady E12 volíme hodnotu 18 k.

Kondenzátor C3 zamezuje zkratu báze na zem přes L2 a jeho hodnota se volí tak, aby na něm byl zanedbatelný úbytek signálu, tj. jeho impedance na kmitočtu f musí být značně menší, než h21e tranzistoru:


(3)


kde volíme z řady E12 několikráte vyšší hodnotu 39 k. Stejná podmínka platí pro kondenzátor C1, který zamezuje stejnosměrnému zkratu kolektoru na zem a volí se tak, aby jeho kapacita ležela pod hodnotou, danou sériovou rezonancí hodnot L1 a C1, tedy musíme znát hodnotu indukčnosti L1, která je dána podmínkami rozkmitání


L2=k.N22 L1=k.N12 N1/N2=1/h21e


tj. pro L1 plyne:


L1=L2/h21e2=100.10-6/902=12 nH


takže kritická hodnota kapacity C1 pro sériovou rezonanci je:


(4)


Volíme tedy hodnotu podstatně menší jak 5 F, tj. např. M1 z řady E12. Kapacita kondenzátoru C4 je závislá
na impedanci zátěže, resp. na hodnotě Rz, kterou jsme předpokládali rovnu 1 k, kdy na kapacitě C4 přepokládáme značný úbytek napětí:


(5)


Opět můžeme volit několikráte vyšší hodnotu kapacity z řady E12, např. 3k9.

Tečky u jednotlivých vinutí označují jejich začátky, abychom dostali transformátor s přenosem fáze signálu 180. Kondenzátory C1 a C3 nesmí výrazně posouvat fázi signálu, protože by nedošlo ke splnění podmínky celkového fázového posunu 360 a tedy ani k rozkmitání oscilátoru.

dlabos.wz.cz