Выбор и обоснование

Электрической структурной

Схемы

1.2.1 Выбор типа структурной схемы

1.2.1.1 Выбор типа радиоприемного устройства и его основных блоков

Существует схемы приемников двух типов: схемы прямого усиления и схемы супергетеродинного усиления.

Супергетеродинный приемник отличается от приёмника прямого усиления тем, что в нем происходит преобразо­вание высокой частоты в промежуточную частоту, на которой происходит основное усиление принимаемого сигнала. Это делается, потому что на частоте невозможно получить высокий устойчивый коэффициент усиления активного элемента. Так как предлагаемое РПрУ имеет высокие параметры, то применяем схему су­пергетеродинного усиления.

ВЦ

Рисунок 1 – структурная схема приемника супергетеродинного типа.

WA – антенна; ВЦ – входная цепь; УРЧ   –  усили­тель радиочастоты; ПЧ – преобра­зователь частоты; ГО – гетеродин; См – смеситель; УПЧ – усилитель проме­жуточной частоты; Д – детек­тор; АРУ – автоматиче­ская регулировка усиления; УНЧ – усилитель низкой частоты; BA - громкоговоритель.

Антенна предназначена для улавливания электромагнитных излучений и передачи сигнала во входную цепь.

Входная цепь является резонансной избирательной системой, которая выделяет полезный сигнал и отсеивает помехи. Входная цепь осуществляет предварительную селекцию по соседнему каналу и основную по зеркальному каналу.

преобразователь частоты служит для получения промежуточной частоты и состоит из смесителя и ге­теродина.

гетеродин представляет собой высокочастотный генератор синусоидальных колебаний.

В смесителе происходит сложение или вычитание частот сигнала и гетеродина с целью получения промежуточной частоты.

усилитель промежуточной частоты усиливает сиг­налы промежуточной частоты, поступившие с преобразо­вателя частоты. Он обеспечивает усиление сигналов в заданной и неизменной полосе частот.

детектор преобразует принятые колебания высо­кой частоты в колебания низкой частоты. Также детек­тор воспроизводит исходный сигнал, которым модулиру­ется высокочастотный сигнал радиопередающего уст­ройства.

автоматическая регулировка усиления обеспечи­вает постоянство выходного напряжения при изменяю­щемся входном.

усилитель низкой частоты усиливает сигнал, выделенный детектором до величины необходимой для нор­мальной работы оконечного аппарата.

1.2.1.2 Выбор и обоснование

промежуточной частоты

При выборе промежуточной частоты (ПЧ) необходимо соблюдать следующие условия:

1. Промежуточная частота fпр не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона.

2. Промежуточная частота не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.

3. Для получения хорошей фильтрации промежу­точной частоты на выходе детектора должно соблю­даться следующее условие:

где, f_пр – промежуточная частота, Гц;

 F_В – верхняя частота модуляции, Гц.

Увеличение fпр дает увеличение избирательности по зеркальному каналу, расширение полосы пропускания, уменьшение избирательности по соседнему каналу, уменьшение входного и выходного сопротивления элект­рических приборов, что приводит к понижению крутизны характеристик транзисторов, ухудшается устойчивость УПЧ, уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника, облегчается разделение трактов ПЧ и НЧ, что позволяет упростить фильтр на выходе детектора.

С уменьшением промежуточной частоты увеличивается избирательность по соседнему каналу, но умень­шается избирательность по зеркальному каналу; сужа­ется полоса пропускания; увеличиваются входное и вы­ходное сопротивления, что приводит к уменьшению шун­тирования контуров, а также увеличивается крутизна характеристики транзисторов, улучшается устойчивость УВЧ, понижается коэффициент шума.

Исходя из этого, в РПрУ частота АМ сигналов установленного ГОСТом и равна 465±2 кГц.

1.2.1.3 Определение полосы

пропускания

Для неискаженного приема сигналов радиостанций ширина полосы пропускания приемника должна быть не меньше ширины спектра 2Df_п излучаемого передатчиком.

Ширина полосы пропускания ВЧ тракта приемника определяется необходимой шириной полосы частот излу­чения передатчика 2Df_п , которая зависит от вида пере­дачи и модуляции.

При двухполосной амплитудной модуляции:

Максимальная частота модуляции согласно ГОСТ 17692-82 равна: F_в= 3,15 кГц.

Согласно формуле (2), рассчитываем полосу про­пус­кания тракта ПЧ:

Если приемник предназначается для приема сигна­лов с различной полосой, то ширину полосы необходи­мо рассчитывать для каждого типа сигнала отдельно и взять наибольшую или сделать две полосы пропускания, которые переключаются при изменении вида работы.

1.2.2 Выбор транзистора для

высокочастотного тракта

Учитывая, что стандартом запрещено применять германиевые транзисторы в бытовой радиоаппаратуре, выбираем кремниевые высокочастотные транзисторы. Так как выбираемый транзистор будет работать в тракте высокой частоты и не требует большого усиления мощности, он должен быть маломощным с возможно большим коэффициентом усилением по току и граничной частотой. Исходя из этого выбираем транзисторы: КТ368АМ, КТ211А-1.

Ориентировочный выбор транзистора производим по следующим параметрам:

1. Граничная частота транзистора должна быть в 5-10 раз выше максимальной рабочей частоты.

2. Минимальная стоимость.

Рассчитаем ориентировочную граничную частоту выбираемого транзистора исходя из ниже приведённой формулы

где f_MAX - максимальная рабочая частота транзистора

Исходя из этого анализируем параметры транзисторов:

Пример1: транзистор КТ368АМ имеет коэффициент усиления по току h₂₁=50-300 и граничную частоту .

Этот транзистор может быть использован в диапазоне 9,9 МГц.

Пример2: транзистор КТ211А-1 имеет коэффициент усиления по току h₂₁=40-120 и граничную частоту f_S=10МГц. Этот транзистор не может быть использован в диапазоне 9,9 мГц, так как имеет недостаточное значение граничной частоты.

Исходя из приведённых выше примеров выбираем транзистор КТ368АМ. Основные его параметры приведены в таблице1.

Таблица 1 - Основные параметры транзистора КТ368АМ.

UКЭMAX, В	h21Э	, пс	CК, пФ	h11б, Ом	h22б, Ом	IКMAX,мА	fS, МГц
15	50-300	15	1,7	6	2	30	900

1.2.3 Выбор числа поддиапазонов и их границ

1.2.3.1 Разбивка рабочего

диапазона на поддиапазоны

В радиовещательных приемниках разбивка на поддиапазоны производится согласно ГОСТ 5651-64. В соответствии с этим дополнительно на поддиапазоны разбивается только СВ диапазон, а остальные проверяются на обеспечение выбранным блоком переменных конденсаторов заданного перекрытия частот. Диапазон КВ радиовещательного приемника обычно делится на 2-3 поддиапазона или выделяется несколько растянутых поддиапазонов.

Диапазон разбивается на поддиапазоны, если необходимо:

- обеспечить постоянство усиления внутри под-диапазона;

- уменьшить габариты блока переменных конденсаторов;

- обеспечить выполнения противоречивых требований по избирательности и полосе пропускания;

- уменьшить плотность настройки, чтобы увеличить точность градуировки установки частоты.

Чем меньше будет принят коэффициент поддиапазона, тем лучше будут выполнены вышеперечисленные условия, но тем больше число поддиапазонов.

Но большое число поддиапазонов имеет свои недостатки:

- усложнение схемы переключения поддиапазонов;

- увеличение числа катушек и переключения контуров;

- увеличение габаритов и веса приемника;

- удорожание стоимости;

- усложнение эксплуатации приемника.

1.2.3.2 Выбор блока

конденсаторов переменной

емкости (КПЕ)

Для настройки транзисторных радиоприемников на волну принимаемой радиостанции применяются односекционные и двухсекционные блоки КПЕ с воздушным и твердым диэлектриком. Блок КПЕ выбирают по справочникам радиодеталей, выпускаемых промышленностью, а также в зависимости от частоты. При выборе КПЕ за исходную частоту берем минимальную частоту диапазона частот. На частоте f=5,3МГц емкость КПЕ должна быть С_min=4-8пф, а C_max=100-250пф. По справочнику выбираем блок КПЕ КП4-3В, где минимальная емкость С_min=5пф, а максимальная С_max=150пф.

1.2.3.3 Проверка перекрытия

заданного диапазона

Так как у нас КВ поддиапазон, то он не проверяется на перекрытие, потому что он узкий и поэтому его расчет будем осуществлять по методике растянутых поддиапазонов.

1) Определяем коэффициент поддиапазона К_пд:

К_пд=fmax/fmin (4)

К_пд=9.9/5.3=1,87

2) Определяем эквивалентную емкость схемы С_сх:

(5)

3) Задаемся минимальной эквивалентной емкостью схе-

мы Сэкв:

С_э>С_сх

С_э=60 пф

4) Определяем величины вспомогательных коэффициентов:

DС=Cmax-Cmin (6)

DС=150-5=145 пф

(7)

5) Определяем дополнительную емкость Сдоп:

(8)

Расчёт окончен. Так как Сдоп>0, то блок КПЕ выбран правильно.

1.2.4 Определение типа

параметров и числа

избирательных систем

1.2.4.1 Распределение заданной

избирательности по трактам РПрУ

В приемниках супергетеродинного типа с однократным преобразованием частоты принимается следующее распределение по трактам приемника заданных величин избирательности:

- избирательность по зеркальному каналу обеспечивается трактом радиочастоты (входная цепь и УРЧ);

- избирательность по соседнему каналу обеспечивается трактом промежуточной частоты (УПЧ).

1.2.4.2 Распределение заданной

неравномерности усиления в

полосе пропускания по трактам РПрУ

Для обеспечения необходимого минимума частотных искажений в области верхних звуковых частот каждому радиоприемному устройству задается наименьшее ослабление на краях полосы пропускания согласно ГОСТ5651-65.

При проектировании заданная величина ослабления распределяется по отдельным трактам приемника. Наиболее приемлемым является распределение ослабления на краях полосы пропускания приемника по отдельным трактам приведено в таблице.

Таблица 2 - распределение ослабления на краях полосы пропускания по трактам приемника.

1.2.4.3 Определение

добротности контуров тракта радиочастоты

Исходные данные:

Крайние частоты поддиапазона: f ^‘_min - f ^‘_max = 5,3-9,9 МГц;

Избирательность по зеркальному каналу:s_з ³19 дБ (8,91 раз);

Полоса пропускания: П = 6,3 кГц.

Ослабление на краях полосы тракта радиочастоты:

s _пр £ 3 дБ (1,4 раза).

Промежуточная частота: f_пр = 465 кГц.

Транзистор – КТ368АМ; в диапазоне КВ его параметры не зависят от частоты.

Требуется определить:

Число контуров тракта радиочастоты п_с.

Эквивалентную добротность контуров Q₃,.

Избирательность на промежуточной частоте s _пр.

Ослабление на краях полосы s_п.

Избирательность по соседнему каналу s_с..

Избирательность по зеркальному каналу s _з.

Расчет:

Задаемся ориентировочным числом одиночных контуров

входной цепи и каскадов УРЧ, n_c =2.

Определяем максимально допустимую добротность

контуров, обеспе­чивающую заданное ослабление на краях полосы пропускания.

(9)

где f_min - минимальная частота поддиапазона, кГц;

П - ширина полосы пропускания, кГц;

n_c - число одиночных избирательных контуров;

σ_п - ослабление на краях полосы пропускания, принятое для радиочастотного тракта, раз.

Для КВ поддиапазона допустимая добротность контура вычисляется по формуле:

Q_пп=К_пд×Q_п (10)

Q_пп=0.1×667,8=66,78

Рассчитываем необходимую добротность по зеркальному каналу, обеспечивающую заданную избирательность по зеркальному каналу:

(12)

где f’_max - максимальная частота поддиапазона, кГц;

f _пр - промежуточная частота, кГц;

s _з - избирательность по зеркальному каналу, раз;

п_с - число одиночных избирательных контуров

Принимая Y = 0,8 определяем эквивалентную конструктивную добротность контура:

(13)

Так как Q_и = 15,9 < Q_э = 80 < Q_п = 667,8 принимаем число контуров n_c =2, чтобы выполнялось условие:

Q_и < Q_пп < Q_э

Так как Q_u=15,9< Q_пп=66,78<Q_э=80 расчет произведен правильно и окончательно принимаем: n_c =2;

1.2.4.4 Определение добротности контуров тракта

промежуточной частоты

Исходные данные:

Промежуточная частота f_пр = 465 кГц.

Полоса пропускания П = 6,3кГц.

Ослабление на краях полосы σ_п = 6 дб.

Избирательность по соседнему каналу σ_с = 23 дб.

Расстройка, при которой задана избирательность ∆f_с = 10 кГц.

Конструктивная добротность контуров Q_к = 200.

Требуется определить:.

Число ФСС n_пр

Число звеньев ФСС n_ф.

Величину обобщенной расстройки β.

Избирательность по соседнему каналу σ_с.

Ослабление на краях полосы σ_п .

Расчет.

1. Задаемся числом ФСС n_пр = 1, при этом σ_фп = σ_п = 6 дб; σ_фс = σ_с =23 дб.

2. Так как σ_фп < 8 дб и σ_фс < 26 дб, то задаемся величиной α_п = 0,8.

3. Определяем ширину расчетной полосы ФСС

4. Определяем необходимую добротность контуров

Так как Q_н =167 < Q_к = 200, то расчет можно продолжить.

5. Определяем величину относительной расстройки:

а) на краях полосы пропускания УПЧ

α_п = П/П_р

α_п = 6,3/7,89 = 0,8

б) для соседнего канала

6. Определяем величину обобщенного затухания:

7. По кривой при β = 0,6 отыскиваем точку, лежащую на ее пересечении с вертикальной линией на уровне α_c = 2,5 и отсчитываем соответственно этой точке ослабление на одно звено фильтра σ_с1 =11 дБ.

По этой же кривой отыскиваем точку, лежащую на ее пересечении с вертикальной линией на уровне α_п = 0,8 и отсчитываем соответствующее этой точке ослабление σ_п1 = 3 дБ.

8. Число звеньев ФСС, необходимые для обеспечения избирательности по соседнему каналу

Принимаем n_и=2. Так как n_и=2, расчет можно продолжить.

9. Определяем число звеньев ФСС, обеспечивающее ослабление на краях полосы:

Так как n_п = 2 = n_и = 2, то расчет правильный и можно принять число звеньев одного ФСС n_ф = n_и и число ФСС п_пр.=1

10. Определяем ослабление на краях полосы пропускания УПЧ;

σ_п =n_пр∙n_ф∙σ_п1

σ_п = 1∙2,1∙3 = 6,2 дб.

Избирательность по соседнему каналу

σ_с = n_пр∙n_ф∙σ_с1

σ_с = 1∙2,1∙11 = 23,1 дб.

Исходные данные выполнены

1.2.5 Определение числа каскадов ВЧ тракта

1.2.5.1 Выбор типа детектора и его электронного прибора

При выборе детектора следует учитывать род работы, вид модуляции, преимущества и недостатки различных схем, а также необходимое минимальное напряжение на его входе для работы с минимальными искажениями.

Уменьшение входного напряжения ведёт к росту нелинейных напряжений, увеличение - к росту мощности, которую необходимо подать ко входу детектора. Наибольшее применение находят диодные детекторы.

Наибольшее применение имеет схема последовательного детектирования, так как входное сопротивление такого детектора значительно больше, чем у параллельного детектора.

Из этих соображений, а также исходя из параметров приёмника (относится к четвертому классу) будем выбирать линейный детектор, где амплитуда напряжения на входе (U_{Д вх}) равна 0,2 - 0,5 В и коэффициент передачи (К_Д) равен 0,3 - 0,6.

1.2.5.2 Определение требуемого коэффициента усиления до

детектора

Требуемое усиление до детектора определяется по формуле:

(23)

где Е_АО - заданная чувствительность, мкВ (эффективная).

Требуемое усиление необходимо увеличить с целью обеспечения запаса по усилению на разброс параметров транзисторов, неточность сопряжения контуров, неточность измерения чувствительности и производственный запас.

Обычно требуемое усиление с запасом принимают:

1.2.6 Предварительный расчёт

АРУ

1.2.6.1 Выбор схемы АРУ

В транзисторных радиоприёмниках находят применение следующие способы автоматической регулировки усиления:

- изменением режима питания транзисторов по постоянному току;

- изменением коэффициента передачи нелинейного управляемого делителя

напряжения;

- изменением величины отрицательной обратной связи;

- изменением (шунтированием) эквивалентного сопротивления нагрузки.

Влияние транзисторов в процессе регулировки усиления на параметры контуров и межкаскадное согласование ограничивает применение схемы АРУ, основанной на изменении режима транзистора по постоянному току. Однако в связи с малой величиной связи транзистора с резонансными цепями и соседними каскадами влиянием изменения согласования, а также расстройкой резонансных цепей в процессе регулирования практически можно пренебречь. Этим обусловлено большое распространение режимных схем в карманных и переносных транзисторных приёмниках.

Рисунок 2 - электрическая схема АРУ.

1.2.6.2 Определение числа

регулируемых каскадов

При предварительном расчёте системы АРУ производится её выбор и определяется количество регулируемых каскадов высокой и промежуточной частот. Путём анализа положительных и отрицательных сторон различных схем АРУ выбирается наиболее приемлемая для заданных ТУ.

Принимаем степень изменения коэффициента усиления одного регулируемого каскада под действием АРУ:

Л₁ =10 раз

Требуемое изменение коэффициента усиления приёмника под действием АРУ:

Необходимое число регулируемых каскадов:

Округляем полученный результат до большей целой величины, так как необходимо иметь один регулируемый каскад.

1.2.7 Предварительный расчёт УМЗЧ

Оконечный каскад является основным потребителем энергии, внося большую часть нелинейных искажений. При его выборе и расчете необходимо получить наи­больший КПД, наименьшие линейные искажения  и размеры.

Для уменьшения нелинейных и частотных искаже­ний в оконечных каскадах рекомендуется охватывать их отрицательной обратной связью.

Основной задачей расчёта выходного каскада УНЧ является определение тока базы, необходимого для по­лучения на выходе номинальной мощности при заданных коэффициентах нелинейных и частотных искажений. Так как определение нелинейных и частотных искажений в схемах на транзисторах является довольно сложным де­лом, этот вопрос должен решаться при полном электри­ческом расчёте выходного каскада.

В настоящее время чаще всего в качестве усили­тельного прибора применяются усилительные микро­схемы, которые по сравнению с транзисторами имеют достаточно высокое качество звучания, не требую слож­ных и громоздких фильтров, меньшие габариты и массу.

Дата добавления: 2014-09-01; просмотров: 679; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!