Умножитель частоты

Содержание.[pic 1]

1. Введение……………………………………………………………………4

2. Выбор и расчет структурной схемы умножителя частоты……………5

3. Выбор принципиальной электрической схемы умножителя…………10

4. Электрический расчет каскадов умножителя…………………………11

4.1. Расчет оконечного каскада, выполненного по схеме с ОК

(Эмиттерный повторитель) ………………………………………………13

4.2. Расчет третьего каскада умножения…………………………………15

4.3. Расчет второго каскада умножения…………………………………19

4.4. Расчет первого каскада умножения…………………………………23

4.5. Расчет каскада предварительного усиления………………………28

Принципиальная электрическая схема…………………………………31

Перечень элементов………………………………………………………32

5. Список литературы……………………………………………………34  

1. Введение[pic 2]

Наличие в составе импульсного тока ряда гармоник с частотами, кратными основной частоте возбуждения, позволяет использовать усилитель, работающий с отсечкой тока, в качестве умножителя частоты. Для этого не требуются какие-либо изменения в схеме резонансного усилителя, достаточно лишь нагрузочный колебательный контур настроить на частоту выделяемой гармоники и установить наиболее выгодный для подчеркивания полезной гармоники режим работы активного элемента.

Если контур настроен на частоту nω0, n = 2, 3, …, то гармоники тока порядков n-1 и более низких пройдут преимущественно через индуктивную ветвь, а гармоники порядков n+1 и более высоких — через емкостную ветвь контура. При достаточно высокой добротности напряжение на контуре от всех гармоник, за исключением n-й, очень мало. Поэтому напряжение на контуре близко к гармоническому с частотой nω0.

Потребность в умножителях возникает при создании источников гармонических колебаний с высокой стабильностью частоты, если непосредственное генерирование таких колебаний в заданном частотном диапазоне невозможно, однако в распоряжении имеется весьма стабильный низкочастотный генератор.

Умножение частоты широко применяется в радиопередающих устройствах с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора. Частота этого генератора выбирается относительно невысокой, в 4-12 раз меньшей рабочей частоты передатчика, благодаря чему создаются благоприятные условия для использования пьезоэлектрического эффекта кварцевой пластины. Умножение частоты осуществляется в последующих каскадах передатчика на малой мощности.

Так же умножение частоты широко используется в ряде измерительных устройств, когда требуется получить сетку частот, кратных какой-либо определенной частоте, рассматриваемой в качестве опорной.

Трудность создания резонансных умножителей частоты заключается в низких значениях функции Берга при большой кратности умножения. Поэтому следует выбирать углы отсечки, максимизирующие соответствующие коэффициенты Берга.

1. Выбор и расчёт структурной схемы умножителя частоты.[pic 3]

Исходя из задания на курсовую работу выберем умножитель, который построен по схеме резонансного усилителя. Умножение проведем в два этапа, т.е. максимальный коэффициент умножения одного каскада не будет превышать значения n = 3. Такой выбор обусловлен тем, что при большой кратности умножения значения функции Берга (𝛾𝑛(𝜃)) становятся очень малыми, и амплитуда соответствующей гармоники принимает слишком маленькое значение.

Поэтому будем проектировать умножитель, состоящий из 3 каскадов.

Исходя из задания на курсовую работу, найдем частоту генератора: 𝑈вх(𝑡)=0.25cos(4𝜋∗105𝑡) 𝐵 

Значит 𝑓вх = =200кГц - частота на входе умножителя [pic 4]

Зададимся параметрами умножения n и углом отсечки каждого каскада.

1. 𝑓1= 𝑛1∗𝑓вх  =600кГц частота на выходе 1-го каскада

Оптимальное значение угла отсечки для гармоник с номеров n определим по формуле:

𝜃опт =        (1) [pic 5]

Именно таким должен быть угол отсечки тока в умножителе частоты при фиксированном значении амплитуды возбуждающего колебания.