close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

elrasch

код для вставкиСкачать
2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РПРУ
2.1 Расчёт элементов входной цепи
В нашем РПрУ предлагается использовать телескопическую антенну,
представляющую из себя вертикальный несимметричный вибратор. Для работы с
ненастроенными несимметричными антеннами применяется входное устройство
с емкостной связью. Оно отличается простотой исполнения и возможностью
изменения коэффициента связи для использования антенн с большим разбросом
параметров.
В диапазоне коротких волн эквивалент антенны представляет собой
последовательную RC-цепь. В диапазоне 10…15 МГц данная антенна имеет
следующие параметры:
Ra = 10 Ом , Са = 120 пФ .
Перестройка
входной
цепи
осуществляется
варикапами
КВ104Д,
включенными встречно-последовательно для ослабления зависимости емкости от
входного сигнала. Суммарная емкость варикапов определяется:
C
где:
C1в , C2в
C1в  C2в
, (2.1)
C1в  C2в
- емкости перехода варикапов VD1 и VD2 соответственно.
Параметры варикапа КВ104Д:
C1в 4В  180 пФ,
-
общая емкость
-
коэффициент перекрытия по емкости
-
постоянное обратное напряжение
Тогда:
Cmax 
Kс  8 ,
Uобр  32 В.
C
180 180
 90 пФ, Cmin  max  11,25 пФ.
180  180
Kc
При требуемом коэффициенте перекрытия диапазона K f 
fí max
 1,5 , для
fí min
обеспечения перестройки частоты в таком диапазоне необходима постоянная
емкость:
Cmax  K 2f  Cmin
Cï î ñò .í åî áõ 
 64,69 пФ.
K 2f 1
Паразитная и вносимая емкости контура:
Cï àð  p12  Cà  Cì   Cñî á  p22  Câõ  Cì   2,63 пФ.
где:
Cа
- емкость антенной цепи,
Cм
- емкость монтажа,
Cсоб
- собственная емкость следующего каскада,
p1, p2 – коэффициенты трансформации со стороны предыдущего и
последующего каскадов, причем коэффициент p1=0,005 выбран много меньше
единицы для устранения влияния разброса параметров антенн, а p2=0,24 выбран
меньше единицы для снижения усиления входной цепи с целью обеспечения
малого коэффициента перекрестных искажений.
C2  C4ñðåäí Ñ3 /(Ñ4ñðåäí  Ñ3 )  2(Ñï î ñò .í åî áõ  Ñï àð )  132,12ï Ô ,
где С2 и С3 – емкости конденсаторов постоянной емкости;
С4средн – средняя емкость подстроечного конденсатора.
При С2 = 47пФ емкость цепочки С3-С4 составит 6,8пФ.
Минимальная эквивалентная емкость контура:
Cэ min  Cпост  Сmin  40,78пФ
Максимальная эквивалентная емкость контура:
Cэ max  Cпост  Сmax  119,53пФ
Индуктивность контура рассчитывается по формуле:
Lэ 
1
4 f
2
2
с max
Cэ min
 3,96мкГн
Значение емкости связи, обуславливающее относительную расстройку
входного контура не более чем на половину полосы пропускания:
Cñâ 
где
103
2 fñmax
Ca qc
 20,3ï Ô
LýQý qc 1
(2.2)
qc = 1,2 – коэффициент разброса емкостей антенн;
Qэ = 80 – эквивалентная добротность контура, ввиду малости выбранных
коэффициентов p1 и p2 практически совпадающая с собственной добротностью
контура.
Емкость связи должна быть такой, чтобы расширение полосы пропускания
ВЦ за счет сопротивлений, вносимых из антенны, не превышало 25%, а
уменьшение
коэффициента
передачи
напряжения
по
сравнению
с
максимальным – не более чем на 20%.
Cñâ 
Ñà Ñ
 13,1ï Ô
Ñà  Ñ
(2.3)
где
Ñ  3*104
1
12,6ï Ô
L Ra qR
3
ý c max ý
Qf
Rа = 10 Ом – активное сопротивление антенны;
qR =1,2 – коэффициент разброса сопротивлений антенн.
Выберем минимальное из значений (2.2) и (2.3):
C1  Cñâ  13,1ï Ô
Коэффициент трансформации по входу p1 равен
p1 
C1
 0,005
Cý  Ñ1
Для обеспечения выбранного коэффициента p2 применен емкостной
делитель С3-С4.
C3 
Cполн
 28,33пФ .
p2
(2.4)
Тогда средняя емкость подстроечного конденсатора С4 определится
выражением:
C4  С3
p2
 10пФ
1  p2
(2.5)
Рассчитаем схему подачи смещения на варикапы. Величина сопротивления
R1 = 1,5МОм обеспечивает малые перекрестные и комбинационные искажения.
Исходя из этого значения R1, емкость фильтра:
C5 
100
 2,76ï Ô
2 fñmin R1
(2.6)
Рассчитаем
характеристики
входного
устройства.
Резонансный
коэффициент передачи напряжения
K0  p2 (
CQ
Q  1)  5,6
Cý ý
где CQ 
ÑàÑñâ
 12,3ï Ô
Ñà  Ññâ
Избирательность ВЦ по зеркальному каналу:
D  1   2 , (2.7)
где
  Qэ ( f з / f0  f0 / f з ) , (2.8)
Полоса пропускания ВЦ:
Пвц 
f0
, (2.9)
Qэ
На нижней частоте диапазона
К0 = 2,24 ;
Dз = 51,2 дБ ;
Пвц = 99,45 кГц
На верхней частоте диапазона
К0 = 2,9 ;
Dз = 54,5 дБ ;
Пвц = 168,63 кГц
2.2 Расчёт предварительного УРЧ
В качестве активного элемента используется полевой транзистор КП303А.
Резистор
Rз
обычно
выбирают
таким,
чтобы
его
сопротивление
не
шунтировало входной контур, включенный в цепь затвора /1/. Значение Rз
выбирается из условия
Rз  (10…20)Rо , где Rо – резонансное сопротивление
контура. Практически сопротивление Rо бывает в пределах 200…1000 кОм. Пусть
Rз = 560 кОм.
Резистор
Ru
стоит в цепи автоматического смещения транзистора.
Сопротивление резистора находится из соотношения Ru 
Емкость
Cu
определяется по формуле Cu 
U30
 330 Ом.
I30
10...20
 2800 пФ.
2    fí min  R4
Развязывающий фильтр в цепи питания стока
LфCф
рассчитывается по
50...100
. Величину Cф выбираем много больше возможных
min  Cô
паразитных емкостей: Cô  0,047 мкФ. Тогда Lô  1,1 мкГн.
формуле: min  Lô 
Найдем напряжение помехи на входе усилительного прибора первого
каскада УРЧ для наихудшего случая:
U max 
где:
U п  K0 max
, (2.10)
D f п 
- напряжение помехи на входе приемника, ТЗ определенно:
Uп
84
Uï  Ea 10
50
 0,48 В,
D f п  - ослабление помехи входным устройством при расстройке 50 кГц.
D f п   1   п2  1,418
 fп fн 
   1,005
f
 н fп 
где:  п  Qэ  
Тогда напряжение помехи:
Umax  0,68Â
Согласно пункту 1.7:
Uäî ï  2,39Â
Следовательно полученное значение меньше максимального допустимого,
требования многосигнальной избирательности обеспечиваются.
Вычислим коэффициент шума ВУ и первого каскада для наихудшего
случая, в предположении, что основным источником шума является транзистор.
Для полевых транзисторов:
G0  Gвх Rш G0  GCc 2
N1  1 

(2.11)
Gc
Gc
G0 
где:
1
 1764 мкСм
p  p  Qý
2
2
-
резонансная
проводимость
контура,
пересчитанная на вход транзистора,
Gвх 
Gc 
1
 3 мкСм - входная проводимость УРЧ,
R3
Ra
p12

 1407 мкСм - проводимость источника, пересчитанная
2
p2 Ra   2    fí  Ca 2
в контур и на вход УРЧ,
Rø 
0,7 0,7

 140 Ом- шумовое сопротивление транзистора.
S 0,005
Таким образом подставляя значения в (2.11) получим:
N1  5,87
Проверим, удовлетворяет ли это значение заданной чувствительности. Для
расчета чувствительности, ограниченной шумами, нам потребуются следующие
величины:
-
полоса сигнала: f  7 кГц,
-
постоянная Больцмана: k  1,38 1023 Äæ
-
коэффициент шума тракта РЧ: Nø .äÁ  5,87; Nø  10
нормальная шумовая температура: T0  290 К
Ê ñ,
Nø .äÁ
20
 2 раза,
Вычислим эффективную шумовую полосу:
Fø  1,1f  7,7 кГц
Напряжение шумов, приведенных к выходу тракта:
Uø  4kT0Fø Rø  0,13 мкВ , (2.13)
Тогда, в наихудшем случае, напряжение шумов, приведенное ко входу:
Uø .âõ 
Uø
 0,065
N
Заданием определена чувствительность 12 мкВ. Для обеспечения
качественного приема отношение сигнал/шум должно составлять не менее
  10. У нас же в наихудшем случае   7  100 .Таким образом можно сделать
0,065
вывод, что требуемая чувствительность обеспечивается.
2.3 Расчёт гетеродина
Гетеродин данного устройства выполнен на дифференциальном каскаде,
согласно типовой схеме включения. Для расчета элементов воспользуемся
номиналами, указанными на схеме.
Для этой схемы величина индуктивности катушки контура гетеродина:
Lг.т ип  36 мкГн.
Частота гетеродина меняется в зависимости от частоты входного сигнала
(10…15)  0,490 MГц.
f г.т ип  13,01 МГц
Волновое сопротивление:
Rã.ò èï  2    fã.ò èï  Lã.ò èï  2,94 кОм.
Коэффициент
включения
(2.14)
контура
конденсатора гетеродина:
Cг.т ип 
1
2   f г.т ип  Rг.т ип
 4,16 пФ.
(2.15)
гетеродина:
nг.т ип  0,28 .
Емкость
Для изменения частоты настройки изменим индуктивность и емкость в число
раз, равное отношению максимальной проектируемой частоты гетеродина к
частоте типовой схемы:
f г max  f н max  f пр  12,99 МГц.
f г max
 0,998
f г.т ип
Емкость такого контура:
Cг.т ип
Cг max 
f г max
 4,17 пФ.
f г.т ип
Индуктивность катушки контура гетеродина:
Lг max 
Lг.т ип
f г max
 36,1 мкГн.
f г.т ип
2.4 Расчёт амплитудного детектора
В качестве АД выбрана однополупериодная диодная схема. Применяется
германиевый диод (ГД507), так как такие диоды обладают меньшим тепловым
потенциалом.
Сопротивление
регулятора
громкости
примем
равным
10
кОм
из
соображений повышения устойчивости УНЧ.
Тогда, приняв максимальную частоту сигнала к частоте среза ФНЧ
детектора, C30=Cд:
Cä 
1
 3,18 нФ.
4    Rðåã  fmax
(2.13)
Возьмем ближайшее стандартное значение: Cä  3,2 нФ.
Требования к нелинейным искажениям в АД будут выполнятся, если
Rрег  0,25 Rунч.вх . В данном случае
микросхемы
выполняется.
УНЧ
К174УН7),
Rрег
Rунч.вх  50 кОм (входное сопротивление
Rунч.вх  0,2 ,
следовательно
это
требование
Сопротивление R17 рекомендуется брать из условия:
R1 0,04...0,1Rрег .
Уменьшение этого сопротивления ведет к уменьшению коэффициента передачи
по мощности, а увеличение – к росту нелинейных искажений. Поэтому выбираем
R15 ближе к середине указанного интервала, желательно стандартное значение,
то есть R17=680 Ом.
2.5 Схема автоматической регулировки усиления
ИМС
К174ХА2
позволяет
регулировать
усиление
путём
изменения
постоянного напряжения на выводах 3 и 9. В качестве детектора АРУ используется
амплитудный детектор, рассмотренный в пункте 2.4 данной работы. Частота среза
ФНЧ АРУ должна быть меньше минимальной частоты модуляции:
fару < 100 Гц
Для минимизации частотных искажений fару = 20 Гц
Примем Rару, равное 20кОм, и рассчитаем Сару :
Сару = 1/ fаруRару = 2,5мкФ.
Заданная эффективность АРУ = 50 дБ. Для ИМС глубина регулировки
усиления УПЧ до 60 дБ , т.е. больше чем требуется по заданию. Поэтому нет
необходимости охватывать цепью АРУ УРЧ.
2.6 Усилитель низкой частоты
В качестве усилителя низкой частоты предлагается использовать типовую
схему включения ИМС К174УН7, позволяющую получить на нагрузке 4 Ом выходную
мощность до 4,5Вт. При выходной мощности Pвых=0,8 Вт коэффициент гармоник
микросхемы составляет менее 1%.
Выбором конденсаторов С17-С18 ограничим полосу усиления верхней
частотой 3,5 кГц.
Оконечное устройство представляет собой динамическую головку прямого
излучения 2ГД28 с параметрами:
номинальная мощность – 2 Вт,
рабочий диапазон частот – (100…10000) Гц
номинальное сопротивление – 4,5 Ом.
Документ
Категория
Радиоэлектроника
Просмотров
3
Размер файла
204 Кб
Теги
elrasch
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа