Розробка радіоприймального побутового пристрою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

При проектуванні радіоприймальних пристроїв необхідно виходити з конкретних вимог.

Рішення, що приймаються при побудові структурних та принципових схем, повинні враховувати сучасний рівень радіоприймальної техніки. Тому за основу розробки вимог до всієї схеми та її окремих вузлів доцільно покласти результати критичного аналізу якісних показників та способів побудови схем існуючих моделей пристроїв аналогічного призначення.

Всю різноманітність радіоприймальних пристроїв можливо поділити на дві групи: до першої слід віднести всі радіомовні приймачі побутового призначення, а до другої включити професійні радіоприймальні пристрої.

Якісні показники приймачів звукового мовлення повинні задовольняти вимогам ГОСТ 5651-64. Основні параметри, що відповідають цьому ГОСТу, розповсюджуються на всі радіоприймачі, призначені для прийому передач радіомовних станцій, за винятком радіомовних приймачів об'ємом менше 0,3 дм³, автомобільних та приймачів спеціального призначення.

До радіоприймачів можуть висуватися вимоги, не обумовлені у ГОСТі. Але у цьому випадку повинні бути затверджені у встановленому порядку технічні умови (ТУ).

На сьогоднішній день основна тенденція розвитку радіомовної техніки ? її мікромініатюризація. Перші вітчизняні приймачі на мікросхемах з'явилися кілька десятків років тому. Мікросхеми дали можливість створити економічні переносні приймачі з високою якістю звучання та високою надійністю.

1. Вибір структурної схеми

1.1 Загальні вимоги

Проектування радіоприймального пристрою будь-якого призначення здійснюється на основі технічного завдання, яке повинно бути видане у вигляді вимог до технічних характеристик пристрою.

Останні можуть бути повністю сформульовані у процесі проектування у залежності від призначення приймача, умов експлуатації та сучасних технічних можливостей. Технічні вимоги на радіомовні приймачі складають у відповідності до вимог ГОСТ 5651-64

Технічні вимоги до спеціальної радіоприймальної апаратури визначаються технічними умовами, узгодженими між замовником та постачальником. Однак склад вимог повинен відповідати міжвідомчій нормалі НО.005.000.

У загальному випадку у технічному завданні вказуються:

? загальні вимоги,

? вимоги до електричних параметрів,

? вимоги до конструкції радіоприймального пристрою,

? вимоги до механічної міцності,

? кліматичні вимоги,

? технологічні вимоги,

? економічні вимоги

Вказується також методика виміру електричних параметрів та проведення механічних та кліматичних випробувань

Деякі з перерахованих вимог можуть розроблятися або уточнюватися у процесі виконання проекту. У загальних вимогах вказують призначення та місце встановлення радіоприймального пристрою, склад комплекту, апаратура, з якою повинен працювати пристрій, але яка не входить до складу комплекту. Тут також подається перелік допоміжного та запасного обладнання:

Призначення: пристрій радіоприймальний побутовий, призначений для приймання сигналів радіомовних станцій;

Місце встановлення: пристрій відноситься до наземної апаратури, переносний, експлуатація у приміщеннях з кондиціонованим кліматом;

Склад комплекту: пристрій має самостійне призначення, може працювати з підсилювачем звукової частоти

1.2 Вимоги до електричних параметрів

радіоприймач електричний піддіапазон пристрій

Діапазон робочих частот: 0,525…1,607 МГц;

Чутливість радіоприймального пристрою - 60мкВ;

Вибірковість:

? за сусіднім каналом - 36 дБ;

? за дзеркальним каналом - 40 дБ;

? за проміжною частотою - 34 дБ;

Проміжна частота: 465кГц; Дія АРП вх/вих: 46/10 дБ;

Вихідна потужність: 1,5 Вт;

Діапазон звукових частот: 80 - 4000Гц;

Коефіцієнт перекриття: < 2,5

1.3 Обґрунтування структурної схеми приймача

Радіоприймальні пристрої можливо виконувати за схемою прямого підсилення, за регенеративною, зверх-регенеративною та супергетеродинною схемою. У зв'язку з певними суттєвими недоліками приймачів прямого підсилення, регенеративних та зверх-регенеративних приймачів, сучасні радіоприймальні пристрої переважно виконуються за супергетеродинною схемою. Для побутових радіомовних приймачів є характерним використання супергетеродинного приймача з одноразовим перетворенням частоти.

Структурна схема супергетеродинного приймача приведена на рис. 1. Ця схема складається з таких основних частин:

антена (А1) ? пристрій який перетворює енергію електромагнітного поля в енергію електричного високочастотного струму;

вхідне коло (ВК) ? з'єднує антену з першим підсилювальним каскадом чи перетворювачем частоти. Основне призначення вхідного кола - виділення необхідної частоти та подавлення сигналів перешкод;

підсилювач радіочастоти (ПРЧ) ? це резонансний підсилювач призначений для покращення відношення сигнал / шум за рахунок підвищення рівня сигналу та здійснення частотної селекції;

перетворювач частоти здійснює перетворення високочастотного сигналу в сигнал з проміжної частоти. Перетворювач складається зі змішувача і гетеродина;

змішувач (ЗМ) ? на його вхід подається напруга з частотою сигнала та частотою гетеродина (). Частота яка виникає в результаті називається проміжна частота ();

гетеродин (Г) ? це малопотужний генератор високої частоти який генерує допоміжну частоту гетеродина ();

підсилювач проміжної частоти (ППЧ) ? це каскади гетеродинного приймача, які забезпечують основне підсилення прийнятого сигналу до детектора і частотну вибірність по сусідньому каналу;

детектор (Д) ? це каскад радіоприймача, в якому здійснюється перетворення вхідного модульованого сигналу в напругу низької частоти;

підсилювач низької частоти (ПНЧ) ? забезпечує підсилення низько ? частотного сигналу по напрузі та потужності;

відтворюючий пристрій (ВА1) ? перетворювач низькочастотного електричного сигналу в звукові коливання (гучномовець)

2. Попередній розрахунок функціональної схеми приймача

2.1 Вибір числа піддіапазонів і їх границь

Коефіцієнт перекриття визначається за формулою

К_д=f_max/f_min, (2.1)

де f_max- максимальна частота діапазону;

f_min- мінімальна частота діапазону

К_{д розр.}= 1,607/0,525=3,06

Так як К_{д розр.}=3,06 > К_{д вих.}=2,5, що відповідає вимогам до електричних параметрів пристрою, тобто є необхідность проводити розбиття заданого діапазону на піддіапазони

Розбиття робочого діапазону на під діапазони

1) Визначається кількість піддіапазонів N_пд

N_пд = , (2.2)

N_пд= = 1,22

Округлюємо до більшого цілого числа і отримуємо N_пд = 2

2) Розраховується коефіціент перекриття кожного піддіапазону

К_пд = , (2.3)

К_пд==1,75

3) Розраховуються крайні частоти кожного піддіапазону

І піддіапазон

f_мin1 = f_мin = 0,525 МГц

f_мах1 = f_мin1· К_пд = 0,525 · 1,75 = 0,919 МГц

ІІ піддіапазон

f_мin2 = f_мах1 = 0,919 МГц

f_мах2 = f_мin2 · К_пд = 0,919 ·1,75 =1,608 МГц

4) Розраховуються крайні частоти кожного піддіапазону із перекриттям

І піддіапазон

f'_мin1 = 0,98 · f_мin1 = 0,98 · 0,525 = 0,515 МГц

f'_мах1 = 1,02 · f_мах1 = 1,02 · 0,919 = 0,937 МГц

ІІ піддіапазон

f'_мin2 = 0,98 · f_мin2 = 0,98 · 0,919 = 0,901 МГц

f'_мах2 = 1,02 · f_мах2 = 1,02 · 1,608 = 1,64 МГц

5) Знаходиться коефіцієнт піддіапазонів із перекриттям

К'_пд= , (2.4)

К'_пд1= = 1,82

К'_пд2= = 1,82

Умова К'_пд1 = К'_пд2 виконана

2.2 Розрахунок смуги пропускання

Ширина смуги пропускання високочастотного тракту супергетеро - динного приймача визначається необхідною шириною смуги частот випромінювання передавача кореспондента, а також нестабільністю частоти передавача кореспондента та гетеродина приймача.

Необхідна ширина смуги частот випромінювання передавача 2f_п залежить від виду модуляції і визначається наступним чином:

П=2f_п+2Г(f_c+ f_r)_, (2.5)

де F_в=4000 Гц - верхня (максимальна) частота модуляції;

2f_п - необхідна ширина смуги частот випромінювання передавача;

f_r = (1ч5)•10^-4f_r - зміна частоти гетеродина;

f_c = (1ч5)•10^-4f_с - зміна частоти сигналу;

П - ширина смуги пропускання

Г ? 0,3ч0,7 - коефіцієнт збігу відходів частоти

Для даного КП із діапазоном СХ вибирається: f_r = 2,5•10^-4f_r , f_c =2,5•10^-4f_с, Г = 0,5

2f_п = 2F_в = 2·4000 = 8000 (Гц)

2Г = 2·0,5 = 1,0

f_с= f_max=1607 кГц

f_c = 2,5·10^-4 •f_с = 2,5·10^-4 ·1607 = 0,4018 кГц = 401,8 (Гц)

f_r = f_с + f_пр. = 1607 + 465 = 2072 (кГц)

f_r = 2,5·10^-4 •f_r = 2,5·10^-4 ·2072 = 0,518 кГц = 518 (Гц)

П = 2f_п+2Г(f_c+ f_r) = 8000+1,0·(401,8+518) = 8919,8 (Гц)

Отже, приймається П = 9,0 кГц

2.3 Вибір і розрахунок вибірних систем тракту радіоприймача

Визначення еквівалентної добротності та числа контурів тракту радіочастоти провадиться за завданою вибірковістю за дзеркальним каналом на максимальній частоті діапазону та за послабленням на краях смуги пропускання приймача на мінімальній частоті діапазону (найгірший випадок)

Завдання: визначити основні параметри вибіркової системи тракту радіочастоти СХ діапазону мікросхемного переносного приймача

Порядок розрахунку:

1. Вихідні дані:

? крайні частоти діапазону, f_мін-f_макс: 0.525…1.607 МГц ;

? вибірковість за дзеркальним каналом, _з : 40дБ (100,0 разів);

? смуга пропускання, П: 9,0кГц;

? проміжна частота, f_пр: 465кГц

Розстройка, при якій завдано вибірковість за сусіднім каналом, f_с=9кГц; вибірковість за проміжною частотою _пр 34дБ(50,12 разів)

Розрахунок:

1. Задається орієнтовно число одиночних контурів тракту радіочастоти n_с=2

2 Необхідна добротність контурів, яка забезпечить задане послаблення на краях смуги, визначається за формулою:

Q_п=, (2.6)

де fґ_мін - мінімальна частота піддіапазону, МГц;

д_п - послаблення на краях смуги, яке рівне 2 дБ(1,26 разів);

І піддіапазон

Q_п=

ІІ піддіапазон

Q_п=

3 Необхідна добротність контурів, що забезпечує задану вибірковість за дзеркальним каналом:

Q_и=, (2.7)

де _з? задана вибірковість за дзеркальним каналом, яка дорівнює 40дБ (100 разів)

І піддіапазон

f_{З max}=f_max+2f_пр= 937+2·465=1867 (кГц),

Q_и==4,75

ІІ під діапазон

f_{З max}=f_max+2f_пр= 1640+2·465=2570 (кГц),

Q_и==8,6

4 Визначається еквівалентна конструктивна добротність контура:

Q_ек=·Q_к, (2.8)

де = 0,5ч0,8 ? коефіцієнт шунтування контура електронним приладом,

Q_к =110ч140 ? конструктивна добротність контура

Приймається =0,8 і Q_к =140

Q_ек=0,8140=112

Так як в усіх піддіапазонах Q_и ? Q_п ? Q_ек, то приймаємо число контурів n_с=2 і еквівалентну якість контура:

? в І-ому піддіапазоні Q_{е max1}=10

? в ІІ-ому піддіапазоні Q_{е max2}=15

5. Визначається еквівалентна добротність контура на нижній частоті піддіапазону:

=, (2.9)

І піддіапазон

==0,058;

Q_еmіn==17,2

Так як Q_еmіn< Q_п, то розрахунок правильний і маємо кінцевий результат:

n_с=2; Q_{е max}=10; Q_{е min}=17,2

ІІ піддіапазон

==0,04;

Q_еміn==25

Так як Q_еmіn< Q_п, то розрахунок правильний і маємо кінцевий результат:

n_с=2; Q_{е max}=15; Q_{е min}=25

6 Визначається вибірковість за сусіднім каналом:

на частоті f_{max с max}=, (2.10)

на частоті f_{min с min}=, (2.11)

де Х_{с max} і Х_{с min} - допоміжні коефіценти

І піддіапазон

Х_{с max}=Q_{е max}·2f_с/f'_{max ,} (2.12)

де f_с=±9 кГц - розстроювання, при якій завдано вибірковість за сусіднім каналом

Х_{с max} =10·2·9/937=0,192

Х_{с min}=Q_{е min}·2f_c/f'_{min ,} (2.13)

Х_{с min} =17,2·2·9/515=0,601

_{с max} =1+0,192²=1,037 (0,315дБ)

_{с min} =1+0,601²=1,361 (2,68дБ)

ІІ піддіапазон

Х_{с max} =15·2·9/1640=0,165

Х_{с min} =25·2·9/901=0,5

_{с max} =1+0,165²=1,027 (0,232дБ)

_{с min} =1+0,5²=1,25 (1,94дБ)

7 Розраховується послаблення на краях смуги пропускання:

_{n max}=, (2.14)

_{n min}=, (2.15)

де X_nmax , X_nmin - допоміжні коефіціенти

Х_{п max}=Q_{е max}·П/f'_max, (2.16)

Х_{п min}=Q_еmin·П/f'_{min ,} (2.17)

І піддіапазон

Х_{п max} =10·9/937=0,096

Х_{п min} =17,2·9/515=0,301

_{n max}=1+0,096²=1,009 (0,08дБ)

_{n min}=1+0,301²=1,09 (0,751дБ)

Так як _{n max}=0,08дБ<_{n min}=0,751дБ <_{n вих}=2дБ, то вихідні дані виконані

ІІ піддіапазон

Х_{п max} =15·9/1640=0,082

Х_{п min} =25·9/901=0,25

_{n max}=1+0,082²=1,0068 (0,059дБ)

_{n min}=1+0,25²=1,0625 (0,527дБ)

Так як _{n max}=0,059дБ<_{n min}=0,527дБ<_{n вих}=2дБ, то вихідні дані виконані

8 Розраховується вибірковість за дзеркальним каналом:

_{з max}=, (2.18)

_{з min}=, (2.19)

f_{з min}=f'_min+2f_пр, (2.20)

f_{з max}=f'_max+2f_пр, (2.21)

де f_{з min}, f_{з max} ? дзеркальні частоти

І піддіапазон

f_{з min} =515+2·465=1445 (кГц)

f_{з max}= 937+2·465=1867 (кГц)

_{з min}==4980,2 (74,0дБ)

_{з max}==442,8 (53,0дБ)

Виходячи з того, що _{з min}=74,0дБ > _{з max}=53,0дБ > у_{з вих}=40дБ, то умови виконано

ІІ піддіапазон

f_{з min} =901+2·465=1831 (кГц)

f_{з max}= 1640+2·465=2570 (кГц)

_{з min}==3012,6 (69,6дБ)

_{з max}==304,3 (49,7дБ)

Виходячи з того, що _{з min}=69,6дБ > _{з max}=49,7дБ > у_{з вих}=40дБ, то умови виконано

9 Розраховується вибірковість за проміжною частотою, коли f_б=fґ_min і Q_б= Q_{е min}:

у_пр=, (2.22)

І піддіапазон

у_пр==11,2 (21,0дБ)

Так як _{пр.розр.}=21,0дБ<_пр.вих.=34дБ, тому у вхідному контурі потрібно застосовувати запираючий фільтр

ІІ піддіапазон

у_пр==651,8 (56,3дБ)

Так як _{пр.розр.}=56,3дБ>_пр.вих.=34дБ, тому у вхідному контурі не потрібно застосовувати запираючий фільтр

2.4 Вибір і розрахунок вибірних систем тракту проміжної частоти

Вихідні дані:

? проміжна частота: f_пр=465кГц;

? смуга пропускання: 9,0кГц;

? вибірковість за сусіднім каналом: _с36дБ;

? розстроювання, при якому задається вибірковість: f_с=9 кГц

Розрахунок:

1 Послаблення на краях смуги пропускання _пу та вибірковість за сусід - нім каналом _су тракту ППЧ:

_пу=_n-_{п max} , (2.23)

_пу=8 - 0,08=7,92 (дБ)

_су=_с-_{с min} , (2.24)

_су=36 - 2,68=33,32 (дБ)

2 Забезпечити вибірковість за сусіднім каналом одним ФЗС, тобто n_ф=1

На основі аналізу параметрів фільтрів і технічних вимог вибирається варіант з п'єзомеханічним фільтром типу ПФ1П-4-2, який має такі пара - метри: f_о=465кГц, П=7,0ч10,0кГц, _фс=24дБ, _фп=2дБ

3 Для узгодження ППЧ з детектором і ПМФ з ПЧ визначаються вимоги по вибірковості та послаблення на краях смуги пропускання для широко - смугових контурів, де n_пр.=2, з параметрами:

_пш=_пу-_{фп ,} (2.25)

_пш=7,92-2=5,92 дБ (1,98раз)

_сш=_су-_фс, (2.26)

_сш=33,32-24=9,32 дБ (2,92раз)

4 Добротність широкосмугового контура, яка б забезпечувала задане

послаблення:

Q_п=, (2.27)

Q_п==51,2

5 Добротність широкосмугового контура, яка б забезпечувала задану вибірковість:

Q_и=, (2.28)

Q_и==24,8

6 Приймаючи для транзистора =0,5 та Q_к=100, визначається екві - валентна конструктивна добротність широкосмугового контура:

Q_еш=Q_к, (2.29)

Q_еш.=0,5100=50

7 Враховуючи,що Q_и=24,8 < Q_еш =50 < Q_п=51,2, то підсумково виби - рається для ППЧ вибіркова система, що складається з п'єзомеханічного фільтру типу ПФ1П-4-2 та широкосмугового контуру з Q_еш=50

8 Послаблення на краях смуги контура:

Х_п=Q_ешП/f_пр, (2.30)

Х_п=509,0/465=0,97

_пш=, (2.31)

_пш==1,94 (5,74дБ)

9 Вибірковість за сусіднім каналом:

Х_с=Q_еш2f_с/f_пр , (2.32)

Х_с=5029/465=1,94

_сш==, (2.33)

_сш==4,75 (13,53дБ)

10 Послаблення на краях смуги ВЧ тракта:

_n=_{n max}+_фп+_пш , (2.34)

_{n розр}=0,08+2+5,74=7,82 (дБ)

Вибірковість за сусіднім каналом ВЧ тракту:

_с=_{с min}+_фс+_сш , (2.35)

_{с розр}=2,68+24+13,53=40,21 (дБ)

Виходячи з того, що _{n розр}= 7,82дБ < _n = 8дБ і _{с розр} = 40,21дБ > _с = =36дБ, то вихідні умови виконано

2.5 Обґрунтування вибору підсилювальних елементів

Вдосконалення напівпровідникових мікросхем підсилення елементів інтеграції та розширення функціональних можливостей відкриває перспективи виготовлення в єдиному технічному функціональному вузлі апаратури зв'язку.

Прикладом складального монтажу служить мікросхема К174ХА10, яка являє собою багатофункціональну схему для побудови однократного супергетеродинного радіоприймача. При відносно невеликій кількості навантажувальних елементів мікросхема забезпечує підсилення ВЧ та НЧ сигналів, перетворення частоти, демодуляцію сигналів АМ та ЧМ, а також відтворення сигналів звукової частоти в діапазоні 20Гц…25кГц та вихідну потужність до 0,7Вт.

Рисунок 2.1 Призначення виводів ІМС



К174ХА10

Рисунок 2.2 Структурна схема ІМС К174

Електричні параметри ІМС К174ХА10 :

? Струм споживання І_сп,мА, не більше - 16

? Вихідна напруга ПНЧ U_вих,В,при U_вх=25мВ,f_вх=1кГц, - 1,55

? Вихідна напруга НЧ АМ тракта К_{ш ам}, дБ, при U_вих=50мкВ,

f_вх=1МГц, м=30%, f_мод=1кГц, не менше - 20

? Коефіцієнт гармонік ПНЧ, К_{г ПНЧ}, %, при Р_вих=0,3Вт, не більше - 2

? Верхня границя частота ПНЧ, f_{в пнч}=кГц, не менше - 25

? Вхідний опір ПНЧ R_{вх ПНЧ}, кОм, не менше - 100

? Нижня границя частоти вхідної напругі АМ тракту f_{н АМ}, кГц не більше - 100

? Коефіцієнт гармонік АМ тракту К_{г ам}, %, при U_вих=1мВ, f_вх=1МГц, f_мод=1кГц, не більше - 5

В склад ІМС входить підсилювачі -радіо, -звукової частоти, детектор АМ/ЧМ сигналів UR1, стабілізатор АЧ, змішувач UZ1 та гетеродин.

При прийомі в АМ діапазоні сигналів, сигнали поступають на виводи, підсилювача ПВЧ та подаються на змішувач. Сюди поступають і коливання гетеродина, зовнішній контур, якого підключають до виводу 5. З виходу змішувача (вивід 4) перетворений сигнал іде на зовнішній контур та вихідний п'єзофільтр ПЧ поступає через вивід 2 на ППЧ, який складається з п'яти послідовних зв'язаних диференційних підсилювачів на транзисторах і далі на АМ детектор. Після детектування та підсилення сигнал звукової частоти з вивода 8 подається на регулятор гучності і далі через вивід 5 на вхід ПЗЧ. Вихідна напруга знімається з виводу 12.Сигнал АРП в середині мікросхеми потрапляє на ПВЧ та ППЧ.

Імс К174ХА2 (рис 1.1) призначена для роботи в радіомовних приймачах АМ сигналів. ІМС складається із підсилювача сигналів радіочастоти А1 з системою АРУ А2, змішувача UZ1, підсилювача проміжної частоти А4 з системою АРУ А5, гетеродина G1 і стабілізатора А3.



Рис1.1. Структурна схема ІМС К174ХА2

Сигнал з антенного контуру подається на підсилювач РЧ, виконаний в вигляді однокаскадного аперіодичного диференційованого підсилювача на транзисторах VT3, VT4. Регулювання підсилення відбувається комбінованим методом: по колу регулюємого НЗЗ через діоди VD4, VD5 в емітерних колах транзисторів і шляхом регулюємого шунтування навантаження через діоди VD1-VD3. Струм діодів змінюється підсилювачем постійного струму на транзисторах VT1, VT2, VT5. В коло стабілізації режиму роботи вхідного каскаду по постійному струму включений емітерний повторювач VT6.

Змішувач виконаний по подвійній балансній схемі на транзисторах VT7-VT12. Один з його виходів (вивід 15 чи 16) може використовуватися для включення контуру детектора АРУ підсилювача РЧ, а інший - для подачі сигналу ПЧ на п'єзоелектричний фільтр за допомогою узгоджуючого контуру. Режим роботи по постійному струму цього каскаду стабілізований за допомогою діодів VD6-VD8.

Гетеродин в ІМС побудований на транзисторі VT13. Контур гетеродина підключається як зовнішній елемент.

Підсилювач ПЧ складається з 4 диференціальних каскадів: перший на транзисторах VT18, VT19, другий - на VT22, VT23, третій - на VT26, VT27, четвертий - на VT29, VT30. Перші три каскади мають регулювання підсилення через діоди VD15-VD20. Керований підсиленням сигнал подається з транзистора VT31. Цей транзистор разом з транзисторами VT32-VT34 утворює підсилювач постійного струму. За допомогою цих кіл можно отримати глибину регулювання підсилення ППЧ більше 60 дБ.

На елементах R21, VD9-VD14, VT15, VT16 виконаний стабілізатор напруги для живлення всіх каскадів ІМС.

Рис1.2. Призначення виводів ІМС К174ХА2

Електричні параметри ІМС К174ХА2 при
Струм споживання , не більше	16
Відношення сигнал-шум не менше	26
Вихідна напруга низької частоти не менше	60
Вихідна напруга низької частоти	100-560
Коефіцієнт гармонік не більше	10
Коефіцієнт гармонік не більше	8
Частота вхідного сигналу fвх, МГц, не більше	27
Вхідний опір ПВЧ не менше	3
Вхідний опір ППЧ не менше	3
Вихідний опір на виводі 7, не менше	60
Зміна вихідної напруги низької частоти при зміні від 4,8 до 9В при не більше	6

Граничні експлуатаційні параметри ІМС К174ХА2 при
Напруга живлення , В
мінімальна	4,8
максимальна	15

Рис1.3. Залежність напруги на виводах 7,9 і 10 ІМС К174ХА2 від амплітуди вхідного сигналу (до 100мВ)

Рис1.4. Залежність напруги на виводах 7,9 і 10 ІМС К174ХА2 від амплітуди вхідного сигналу (до 1 В)



Рис1.5. Регульовочна характеристика ПВЧ на ІМС К174ХА

Рис1.6. Передаточна характеристика ІМС К174ХА2 з германієвим і кремнієвим діодами

Рис1.7. Регульовочна характеристика ППЧ на ІМС К174ХА2

Рис1.8. Залежність коефіцієнта гармонік від амплітуди вхідного Сигналу для ІМС К174ХА2





2.6 Розрахунок НЧ, ВЧ параметрів підсилювальних елементів

Розрахунок НЧ параметрів транзистора КТ315Б

1 Завдання: визначити низькочастотні Y-параметри транзистора КТ315Б для схеми із загальним емітером за відомими h-параметрами.

2 Вихідні дані: параметри транзистора КТ315Б :

U_к = 10В - напруга колектора,

І_к=1мА - струм колектора,

h_11б = 40 Ом - вхідний опір,

h_21е = 50 ч 350 - коефіцієнт передачі по струму,

h_22б = 0,3 мкСм - вихідна провідність,

_к = 500 nс - постійна часу кола зворотнього зв'язку,

С_к = 7 пф - ємність колекторного переходу,

f_т = 250 MГц - гранична частота коефіцієнту передачі

3 Визначити: g, g_зв., S_о, g_і.

4 Розрахунок:

Вхідна провідність:

g=1000/h_11б(1+h_21е), (2.36) g=1000/40(1+110)=0,225 (мСм)

Провідність зворотнього зв'язку:

g_зв. = h_{22б ,} (2.37)

g_зв. =0,3 (мкСм)

Крутизна транзисторної характеристики:

S_о = 1000/h_11б, (2.38)

S_о = 1000/40 = 25 (мА/В)

Опір бази:

r_б = ф_к/С_к, (2.39)

r_б = 500/7 = 71,4 (Ом)

Вихідна провідність:

g_і = h_22б (1+ r_б/h_11б) , (2.40) g_i=0,3(1+71,4/40) = 0,836 (мкСм)

Розрахунок ВЧ параметрів транзистора КТ315Б на проміжній частоті

1 Вихідні дані: параметри транзистора КТ315Б:

U_к = 10 В,

І_к = 1мА,

S_о = 25 мА/В,

G = 0,225 мСм,

g_і= 0,836 мкСм,

f_с= 1,607 МГц,

r_б= 71,4 Ом,

С_к = 7 пф,

g_зв.= 0,3 мкСм,

f_о= 465 кГц

2 Розрахунок:

Коефіцієнт використання транзистора:

А₁ = S_оr_б 10^-3, (2.41)

А₁ = 25 71,4 10^-3 = 1,785

= f_о/f_т А₁, (2.42)

= 0,465/250 1,785 = 3,32 10^-3,

У зв'язку з тим, що транзистор буде працювати в області 1, бо < 0.3, то розрахунок можна проводити за спрощеними формулами

Знаходження величин допоміжних коефіцієнтів:

А₂ = 1 - g · r_б · 10^-3 , (2.43)

А₂ = 1- 0,225 71,4 10^-3 = 0,984

g_о = 2f_тС_к 10^-3, (2.44)

g_о = 2 3,14 250 7 10^-3 = 10.99 (мкСм)

g₁ = А₂/А₁ g₀ , (2.45)

g₁ = 0,984/1,785 10,99 = 6,06 (мкСм)

С₁ = С_к А₂ , (2.46)

С₁ = 70,984 = 6,888 (пф)

С_о = (159 S_о/f_т) А₂, (2.47)

С_о = (159 25/250) 0,984 = 15,65 (пФ)

Вхідний опір транзистора:

g₁₁ = g + 10³/r_б², (2.48)

g₁₁ = 0,225 + 10³/71,4 3,32² 10^-6 = 0,225 (мкСм)

R₁₁=1/g₁₁ , (2.49)

R₁₁ = 1/0,225 = 4,44 (кОм)

Вихідний опір транзистора:

g₂₂ = g_і + g_о²10³, (2.50)

g₂₂ = 0,836 + 10,99 3,32² 10^-6 10³ = 0,96 (мкСм)

R₂₂=1/g₂₂, (2.51)

R₂₂ = 1/0,96 = 1042 (кОм)

Провідність зворотнього зв'язку:

g₁₂ = g_зв+g₁²10³, (2.52)

g₁₂ = 0,3 + 6,06 3,32² 10^-6 10³ = 0,37 (мкСм)

Вхідна ємність транзистора:

С₁₁ = С₀ = 15,65 (пФ)

Вихідна ємність транзистора:

С₂₂=С_к (А₁+1), (2.53)

С₂₂ = 7 (1.785 + 1) = 19,5 (пФ)

Прохідна ємність транзистора:

С₁₂ = С₁ = 6,888 (пф)

Крутизна характеристики транзистора:

S = S₀ =25 (мА/В)

Розрахунок ВЧ параметрів транзистора КТ315Б на максимальній частоті

1 Коефіцієнт використання транзистора:

А₁=S_оr_б10^-3,

А₁ =25 71,4 10^-3 = 1,785

=f_с/f_тА₁,

= 1,607/250 1,785= 11,47 10^-3

У зв'язку з тим, що транзистор буде працювати в області 1, бо < 0,3, то розрахунок можна проводити за спрощеними формулами.

2 Величини допоміжних коефіцієнтів:

А₂=1 - gr_б10^-3 ,

А₂ = 1 - 0,225 71,4 10^-3 = 0,984

g_о=2f_тС_к10^-3,

g_о = 2 3,14 250 7 10^-3 = 10.99 (мкСм)

g₁=А₂/А₁g₀ ,

g₁ = 0,984/1,785 10.99 = 6,06 (мкСм)

С₁=С_кА₂ ,

С₁ = 7 0,984 = 6,888 (пФ)

С₀= (159S₀/f_т ) А₂

C_o = 159 25/250 0,984 = 15,65 (пФ);

3 Вхідний опір транзистора:

g₁₁=g+10³/r_б²,

g₁₁ = 0,225 + 10³/71,4 11,47² 10^-6 = 0,227 (мСм)

R₁₁=1/g₁₁ ,

R₁₁ = 1/0,227 = 4,405 (кОм)

4 Вихідний опір транзистора:

g₂₂ = g_і+g₀²10³,

g₂₂ = 0,836 + 10.99 · 11,47² 10^-6 10³ = 2,281 (мкСм)

R₂₂=1/g₂₂,

R₂₂ = 1/2,281 = 438 (кОм)

5 Провідність зворотнього зв'язку:

g₁₂ = g_зв+g₁²10³,

g₁₂ = 0,3 + 6,06 11,47² 10^-610³ = 1,097 (мкСм)

6 Вхідна ємність транзистора:

С₁₁ = С₀= 15,65 (пФ)

7 Вихідна ємність транзистора:

С₂₂=С_к(А₁+1),

С₂₂ = 7 (1,785 + 1) = 19,5 (пФ)

8 Прохідна ємність транзистора:

С₁₂ = С₁ = 6,888 (пФ)

9 Крутизна характеристики транзистора:

S = S₀ = 25 мА/В

2.7 Визначення числа регулюємих каскадів

1 Приймається степінь зміни коефіцієнта підсилення одного регулюємого каскада під дією АРП:

Л₁=10 разів

2 Необхідна зміна коефіцієнта підсилення приймача під дією АРП:

, (2.54)

де а=46дБ (200 разів) - зміна вхідної напруги,

р=10дБ (3,2 рази) - зміна вихідної напруги

3 Знаходиться необхідне число регулюємих каскадів:

, (2.55)

Висновок: необхідно мати два регулюємих каскади

3. Опис схеми електричної функціональної

Для даного приймача була використана схема супергетеродинного типу, тому що вона має переваги над іншими схемами.

Тому що прийом сигналу ведеться на магнітну антенну, а для даного діапазону вона має кращі характеристики ніж зовнішня антена.

Оскільки я вибрав 2 вибірні системи налаштовані на частоту сигналу, то перед входом мікросхеми я включив резонансний ПРЧ.

В приймачі використовується винесений контур гетеродина тому що всі блоки структурної схеми, крім внесеного ПРЧ виконані в мікросхемі, винесені лише коригуючи елементи та фільтри.

Приймач працює з АМ сигналом який проходить одинарне перетворення, фільтрується та підсилюється в тракті проміжної частоти. Фільтрація проводиться для забезпечення необхідної селективності, а широкосмугові контури використовуються для узгодження п'єзокерамічного фільтра з перетворювачем та ППЧ з детектором.

Детектування сигналу відбувається в АМ детекторі, який влаштований в мікросхемі.

Мікросхема також має влаштований підсилювач низької частоти до цього виводу підключений гучномовець.

Всі розрахунки збігаються зі схемою та повністю задовольняють задані умови.

3.1 Опис схеми електричної принципової

Приймаємий сигнал надходить на вхідне коло. Яке складається з: додаткової ємності С21, підстроєчного конденсатора С20, який задає межі діапазону змінного конденсатора яким проводиться настройка на приймаючу станцію та котушки магнітної антени L7. Потім сигнал, який ми обрали надходить на вхід каскаду підсилення радіочастоти, через котушку зв'язку L8 та розділюючий конденсатор С11. На транзисторі VT1 побудований ПРЧ. Базове зміщення транзистора задає резистор R6, емітерна термостабілізація здійсняється елементами R7, C17. Навантаженням схеми є коливальний контур. Елементом настройки контуру є конденсатор змінної ємності С15. Колекторне живлення каскаду здійснюється через витки котушки індуктивності L9 та через резистор R9. підстроєчний та змінний конденсатор виконують функції, що і в вхідному колі, а блокуючий конденсатор не дозволяє напруги живлення замикатись через коло на землю. Потім через розділюючий конденсатор С1З подається на вхід ПРЧ що влаштований в мікросхемі. Підсилений сигнал подається на вхід змішувача, що також вбудований в мікросхему. Контур гетеродина складається з підстроєчного С2, змінного С3, додаткового С1 конденсатора та котушки індуктивності, через індуктивність зв'язку L2 подається на вхід гетеродина.

Перетворений сигнал проміжної частоти, з виходу перетворювача подається на широкосмуговий фільтр, який складається з: С4 та L4. Через індуктивність зв'язку L3 подається на вхід п'єзомеханічного фільтра та через резистор R4 подається на вхід ППЧ який знаходиться в мікросхемі. З виходу ППЧ через контур який складається з R10,C25, L11 та індуктивність зв'язку L12 подається на вхід детектора. З виходу детектора через С10 подається на регулятор гучності R8 і на вхід ПНЧ вихід якого навантажений через конденсатор С30 і дросель L6 на гучномовець ВА1.

Живлення схеми подається через комутатор SA1 та через фільтруючі конденсатори С28, С29 подається на 13 вивід мікросхеми.

Система АРП виконана в мікросхемі винесені лише фільтри зв'язку системи АРП з входами ПРЧ та ПНЧ.

Література

1 Екимов В.Д. - Расчет и конструирование транзисторных радио - приемников. М.: Связь, 1972г.

2 Головин О.В.- Радиоприёмние устройства: учебник для техникумов:-М.: Высшая школа., 1987г.

3 Буланов Ю.А.; Усов С.Н. - Усилители и радиоприемные устройства: - М.;Высшая школа., 1980г.

4 Терещук Р.М.; Терещук К.М.; Седов С.А. - Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства: справочник радиолюбителя: - К.: Связь, 1972г.

Размещено на Allbest.ru