| |
|1 Обоснование выбора супергетеродинного приёмника |
| |
|1.1 Структурная схема типовой супергетеродинной схемы приёмника |
| |
|Радиоприемник, использующий супергетеродинный метод приема отличается от |
|радиоприемника прямого усиления наличием преобразователя частоты. Структурная |
|схема содержит следующие элементы: антенна, усилитель радиочастоты (УРЧ) |
|преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель |
|низкой частоты и оконечное устройство. |
| |
| |
|Входная цепь УРЧ ПЧ ФСС |
|УПЧ1 УПЧ2 детектор УЗЧ |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Рисунок 1.1 Структурная схема супергетеродинного приёмника |
| |
|Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин - это |
|маломощный генератор, вырабатывающий частоту fr. На вход смесителя подается |
|напряжение частоты сигнала fc и напряжение с выхода гетеродина fr. В результате |
|взаимодействия двух этих частот на выходе смесителя появляется сигнал, содержащий|
|множество комбинационных составляющих, в то числе и составляющую, частота которой|
|равна разности двух этих частот fc-fr. Величина этой разности может быть выше или|
|ниже частоты сигнала, но обязательно выше частоты модуляции, поэтому ее называют |
|промежуточной. Таким образом, можно записать: |
| |
|Fпр = fг- fc при fг > fc (1.1) |
|Fпр = fc - fг при fr < fc (1.2) |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |4 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|На промежуточную частоту настроена резонансная система, включенная в выходную |
|цепь смесителя, что позволяет при соответствующей полосе пропускания выделить |
|напряжение сигнала на промежуточной частоте. Следовательно, назначение |
|преобразователя - преобразование частоты радиосигнала в другую промежуточную |
|частоту с сохранением закона модуляции. В случае работы радиоприемника в |
|диапазоне частот перестраиваются только избирательные цепи тракта радиочастоты, и|
|изменяется частота гетеродина так, чтобы разность их настройки всегда была равна |
|выбранной промежуточной частоте. Следует подчеркнуть, что настройка |
|радиоприемника на частоту принимаемого сигнала определяется, прежде всего, |
|настройкой гетеродина. |
|Входные контуры и контуры усилителя высокой частоты могут быть не |
|перестраиваемыми, но с полосой пропускания, равной диапазону рабочих частот |
|Усилитель, который усиливает сигнал на промежуточной частоте, получил название |
|усилителя промежуточной частоты. Таким образом, в супергетеродинном |
|радиоприемнике усиление и выделение радиосигнала осуществляется на трех частотах:|
|на радиочастоте, промежуточной частоте и частоте модуляции (низкой частоте). |
|Соответственно участки радиоприемника, на которых происходит соответствующее |
|усиление, называют трактом радиочастоты, промежуточной частоты и низкой частоты. |
|Постоянство промежуточной частоты позволяет использовать в усилителе |
|промежуточной частоты сложные избирательные системы, имеющие частотную |
|характеристику, весьма близкую по форме к прямоугольной. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Рисунок 1.2 Образование зеркального канала при супергетеродинном |
|методе приёма. |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |5 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| |
|Супергетеродинный метод приема по сей день остается основным, так как он |
|позволяет обеспечить устойчивый прием весьма слабых сигналов в условиях |
|интенсивных помех. Сверхминиатюризация элементной базы не изменила основного |
|принципа построения структурной схемы супергетеродинного радиоприемника, хотя он |
|может представлять собой очень сложное устройство, в котором производится не |
|одно, а несколько преобразований частоты сигнала. |
|Наряду с достоинствами супергетеродинный метод приема имеет существенные |
|недостатки. Наиболее серьезный из них - так называемые побочные каналы приема. В |
|радиоприемнике прямого усиления основными источниками помех служат соседние по |
|частоте станции. Побочные каналы приема создаются в супергетеродинном приемнике в|
|процессе преобразования частоты. Так, один из таких каналов, наиболее опасный, |
|образуется следующим образом. На входе радиоприемника всегда действует множество |
|сигналов различных частот, среди которых может оказаться частота, удовлетворяющая|
|условию формирования промежуточной частоты. Причем, если в радиоприемнике принято|
|условие fг>fc, то частота побочного канала f3K>fr . относительное расположение |
|частот для этого случая показано на рисунке 1.2. |
|Частота f3K отстоит от частоты гетеродина fr на такое же расстояние, что и |
|частота принимаемого сигнала fс. Поэтому канал , по которому проникает помеха на |
|частоте f3K, называют симметричным или зеркальным. Для случая fr S з.к. треб |
| |
|Так как Sз.к.рас. больше Sз.к.треб. , то контур входной цепи обеспечивает |
|нужную избирательность по зеркальному каналу. |
|1.4.2 Определяем избирательность по соседнему каналу, которую может обеспечить |
|входная цепь: |
| |
| , (1.9) |
| |
| |
|где ?f = 9кГц – расстройка для соседнего канала |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Sc.к. = 20ln(1) = 0 дБ |
| |
|1.4.3 Определяем частотные искажения на минимальной кастоте диапазона вносимой |
|входной цепью: |
| |
| |
|, (1.10) |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |11 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|где П – полпса пропускания приёмника. |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |12 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИЕМНИКА |
| |
|2.1 Обоснование выбора элементной базы высокочастотной части приемника |
| |
|По заданию данного курсового проекта необходимо спроектировать приемник на ИМС |
|174-ой серии, поэтому из справочника выбираем ИМС К174ХА2. |
| |
|2.1.1 Описание ИМС К174ХА2 |
| |
|К174ХА2 представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему 3-й степени |
|интеграции. Она содержит 34 транзистора, 21 диод, и 57 резисторов. |
| |
|Таблица 2.1 Электрические параметры ИМС К174ХА2 |
|Номинальное напряжение питания |
|9В |
| |
|Ток потребления при UП = 9В, Т = +25°С, не более |
|16мА |
| |
|Отношение сигнал-шум при UП = 9В, fвх = 1 МГц, UВХ =10мкВ, m= 0,8, T= +25°С, не |
|более |
| |
| |
|24дБ |
| |
|Выходное напряжение низкой частоты при UП = 9В, fвх= 1 МГц , fпч = |
|465кГц, fм=1 кГц. m= 0,8, T=+25°С:. |
|при UВХ = 20мкВ, не менее |
|при UВХ = 5?105 мкВ |
| |
| |
|60мВ |
|100…560мВ |
| |
|Изменение выходного напряжения низкой частоты при изменении напряжения источника |
|питания в диапазоне 4,8...9В при f=1 МГц, |
|fм=1 кГц, m= 0,3, UВХ = 10мкВ, Т= +25°С, не более |
| |
| |
| |
|6дБ |
| |
|Верхнее значение частоты входного сигнала при UП = 9В, Т = +25°С, не менее |
|27МГц |
| |
|Коэффициент гармоник при Un = 9В, fвх = 1МГц, fпч =465 кГц, fм=1кГц, m= 0,8, T = |
|+25° С, не более: |
|при UВХ = 5 ?105мкВ |
|при UВХ = 3?104 мкВ |
| |
| |
|10% |
|8% |
| |
|Входное сопротивление УПЧ при Un = 9В, Т =+25°С, не менее |
|3кОм |
| |
|Входное сопротивление УВЧ при Un = 9В, Т =+25°С, не менее |
|3кОм |
| |
|Выходное сопротивление УПЧ при Un = 9В, Т =+25°С, не менее |
|60кОм |
| |
|Предельные эксплуатационные данные: |
|Напряжение питания …………4,8... 15В |
|Максимальное входное напряжение ……………...2В |
|Максимальная температура кристалл- |
|ла ... ………..+125° С |
|Температура окружающей среды ……..-25...+550 С |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |13 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
|Типовая схема включения изображена на рисунке 2.1. |
| |
|Рисунок 2.1 Типовая схема включения ИМС К174ХА2 |
| |
| |
|. |
|Рисунок 2.2 Функциональная схема ИМС К174ХА2 |
|Примечание к рисунку: |
|А1- усилитель радиочастоты (УРЧ); |
|А2- система АРУ; |
|А3- стабилизатор напряжения; |
|А4- усилитель промежуточной частоты (УПЧ); |
|А5- система АРУ; |
|G1-гетеродин; |
|UZ1- смеситель. |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |14 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|Принципиальная схема ИМС К174ХА2 изображена на рисунке 2.3. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Рисунок 2.2 Принципиальная схема ИМС К174ХА2 |
|Назначение выводов: 1 — вход 1-го усилителя высокой частоты; 2 — вход 2-го |
|усилителя высокой частоты; 3 — вход усилителя АРУ; 4. 5, 6 — выводы гетеродина; |
|7—выход усилителя промежуточной частоты; 8 — общий вывод, питание (-Un); 9 — вход|
|усилителя АРУ усилителя |
|промежуточной частоты; 10 — выход усилителя индикации; 11; 13 — вывод усилителя |
|промежуточной частоты; 12 — вход усилителя промежуточной частоты; 14 — вход |
|стабилизатора напряжения, питание ( + Un); 15, 16 — выходы смесителя. |
|В ИМС К174ХА2 симметричный резисторный каскад УРЧ построен на транзисторах Т1 и |
|Т2 (см. рисунок 2.2). Напряжение сигнала на эти транзисторы (выводы 1 и 2) |
|подаётся симметрично с помощью катушки L2, связанной с контуром входной цепи. |
|Напряжение питания подается на резисторы R6 и R7 эмиттера Т6, на базу которого |
|подано напряжение, стабилизированное с помощи цепочки R6, Д16-Д21. Транзистор Т6 |
|работают как буфер, уменьшающий нагрузку цепочки диодов. Напряжение питания на |
|коллекторе Т1 и Т2 подается через резисторы R2 и R4 с эмиттера Т16, на базу |
|которого тоже подается стабилизированное напряжение с цепочки R55, Д16-Д21, |
|однако, несколько больше, чем на базу Т6 (приблизительно на 1,3-1,5 В). Подобно |
|Т6, Т16 служит буфером. В проводе эмиттера Т1 и Т2 включены резисторы R10 и |
|R11; они создают отрицательную обратную связь по постоянному току, |
|стабилизирующую режим. |
|Диоды Д1 -Д4 служат для АРУ; при слабом сигнале Д1 и Д2 заперты и не шунтируют |
|выход каскада, а диоды ДЗ и Д4 открыты, так что отрицательная обратная связь по |
|переменному |
|току мала; при сильном сигнале Д1 и Д2 открываются и сильно шунтируют выход |
|каскада, а диоды ДЗ и Д4 запираются, так что в каскаде появляется сильная |
|отрицательная обратная |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |15 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|связь по переменному току; в результате усиление каскада уменьшается. |
|На транзисторах ТЗ-Т5 построен УПТ, предназначенный для усиления положительного |
|напряжения, поступающего с детектора системы АРУ на вывод 3. |
|С выхода УРЧ ( с коллектора Т1 и Т2 ) усиленное напряжение сигнала подается на |
|сигнальный вход смесителя( попарно соединенные друг с другом базы транзисторов |
|Т8, Т9 и Т7-Т10). Гетеродинным выходам смесителя служат базы Т11 и Т 12. |
|Постоянное напряжения на базе Т7-Т10, как и напряжения сигнала, подаются |
|непосредственно с коллектора Т1 и Т2, питание же на базы Т11 и Т12 и на |
|непосредственно соединенные с ними базы транзисторов гетеродина Т15 и Т14 |
|подаётся через резисторы R17 и R18 с дополнительной стабилизацией цепочки R20, |
|Д13-Д15. Дополнительная стабилизация напряжения нужна, конечно, не для смесителя,|
|а для гетеродина. |
|Напряжения питания на коллекторе Т7- Т10 подаются с выводов 15 и 16 через |
|подключенные к этим выводам элементы нагрузки. Это два конура промежуточной |
|частоты с катушками L6 и L8; с первого из них колебаний через ПКФ подаётся на |
|вход УПЧ (вывод 12), а со второго на самостоятельный детектор АРУ УРЧ, выход |
|которого соединён с выводом 3 ИМС. |
|Гетеродин, как уже упоминалось, сроится на транзисторах Т14 и Т15, На коллектор |
|Т15 напряжения питания подается непосредственно с источника без предварительной |
|стабилизации. На коллектор Т14 то же напряжение подается через катушку |
|колебательного контура L3 (схема питания последовательная, включение контура |
|автотрансформаторное). Напряжения обратной связи подается на базы транзисторов |
|(вывод 4. 5) с помощью катушки L4. Такая схема построения гетеродина позволяет |
|при несимметричном включении колебательного контура реализовать преимущество |
|двухтактной системы- подавления (существенное ослабление) четных гармоник. |
|УПЧ включает в себя три одинаковых регулируемых симметричных каскада и |
|симметричный нерегулируемый выходной каскад. Каждый из первых трёх каскадов |
|построен на четырех транзисторах: Т23-Т26, Т27-ТЗО и Т31-ТЗЗ. Два из четырёх |
|транзисторов (Т24 и Т25 в первом каскаде) включены по схеме ОЭ, а за ними следует|
|два (Т23 и Т26), включенных по схеме с ОК (эмиттерные повторители). Такая схема |
|позволяет без помощи разделительных конденсаторов избежать постепенного повышения|
|потенциалов от каскада к каскаду. |
|База Т25 (вывод 11) с помощью внешнего конденсатора соединяется с корпусом, что |
|исключает обратную связь через R43, R56 по переменному току. Такая же связь через|
|R22; R42 устраняется соединением с корпусом через внешний конденсатор средней |
|точки между этими двумя резисторами. На базу Т24 (вывод 12) подаётся, как уже |
|упоминалось, напряжение с выхода ПКФ. Сопротивление R22 практически равно |
|характеристическому сопротивлению ПКФ; это устраняет надобность в согласующем |
|трансформаторе или контуре. |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |16 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|На первый взгляд представляется не оправданным применение, двух резисторов R43 и |
|R56 вместо одного с тем же сопротивлением. Однако при интегральной технологии |
|изготовление двух резисторов вместо одного практически не увеличивает стоимости, |
|а с точки зрения обеспечения идентичности рассматриваемой цепочки с R22, R42 |
|такое решение, по-видимому, предпочтительно. |
|Диоды Д7-Д12, подобно диодам ДЗ и Д4 в каскаде УРЧ, служат для АРУ путём |
|изменения глубины отрицательной обратной связи: с усилением сигнала зги диоды |
|запираются и глубина обратной связи растёт. Управление этими диодами |
|осуществляется через УПТ, построенный на транзисторах Т17 -Т19 на базу Т17 (вывод|
|9) подаётся постоянное напряжение с выхода детектора. |
|Транзистор Т34 служит для индикации настройки. В провод его эмиттера |
|последовательно с R57 можно включить внешний микроамперметр. По мере усиления |
|сигнала и вызываемого этим уменьшения эмиттерного тока Т17 и, соответственно, |
|падения напряжения на R32, потенциал базы Т34 повышается и эмиттерный ток растет,|
|что и регистрируется микроамперметром. |
|Выходной каскад УПЧ построен на Т20 и Т21. Резистор R52 стабилизирует режим. |
|Резисторы R53 и R54 выравнивают распределение тока между транзисторами и создают |
|отрицательную обратную связь, уменьшающую нелинейные искажение. Коллектор Т21 |
|соединён с корпусом, а в провод коллектора Т20 (вывод 9) включается выходной |
|контур промежуточной частоты с катушкой L5, с которым связан детектор. |
|Стабилизированное напряжения питания УПЧ снимается с эмиттера Т13, на базу |
|которого, как и на базу T16, подается стабилизированное напряжение с цепочки R55,|
|Д16 -Д21. |
| |
| |
|2.2 Обоснование выбора схемы входной цепи |
| |
|По заданию данного курсового проекта входная цепь должна быть с электронной |
|настройкой (см. рисунок 3.1). |
|Антенна входной цепи определяется в зависимости от диапазона воспроизводимых |
|приёмником частот. В диапазонах ДВ и СВ антенна магнитная, а в диапазонах КВ и |
|УКВ – внешняя штыревая. Связь с антенной используется емкостная, так как эта |
|связь наиболее распространённая и проще реализуема на практике. |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |17 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2.3 Предварительный расчёт тракта промежуточной частоты |
| |
| |
|2.3.1 Обоснование выбора типа избирательных систем тракта ПЧ |
| |
| |
|В тракте ПЧ в качестве избирательной системы наибольшее применение находит фильтр|
|сосредоточенной селекции (ФСС). ФСС обычно является нагрузочной смесителя и |
|обеспечивает практически всю избирательность по соседнему каналу. Основным |
|достоинством ФСС, перед другими избирательными системами является обеспечение |
|высокой прямоугольности резонансной характеристики приёмника, обеспечивающей |
|высокую избирательность по соседнему каналу при требуемой полосе пропускания . |
|При этом каскады УПЧ могут быть выполнены по резисторной схеме, что обеспечивает |
|выполнение УПЧ на интегральной микросхеме. Исключение составляет одиночный каскад|
|УПЧ , нагрузкой которого обычно является одиночный контур , обеспечивающий |
|согласование со входом детектора. |
| |
| |
|2.3.2 Расчёт избирательности одиночного контура УПЧ |
| |
| |
|Задаёмся допустимым коэффициентом частотных искажений одиночного контура УПЧ, где|
| |
|МУПЧ = 1дБ = 1.12 раз. |
|Тогда требуемая эквивалентная добротность контура будет равна: |
| |
| |
|(2.1) |
| |
| |
|Необходимо чтобы полученное значение Qэ было ? Qэ max , где Qэ max – максимально |
|допустимое эквивалентное значение добротности контура, равное: |
| |
|, (2.2) |
| |
|где Qк – конструктивно выполнимое значение добротности: Qк = 150 |
|? – коэффициент шунтирования, который можно принять примерно ? ? 0.5 |
| |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |18 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| |
|1. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный|
|контур. |
| |
| |
|(2.3) |
| |
| |
| |
| (2.4) |
| |
|2. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный|
|контур. |
| |
| |
| (2.5) |
| |
| |
| |
| |
| |
|2.3.2 Расчёт числа звеньев фильтра с сосредоточенной селекцией |
| |
|1. Определяем допустимый коэфиициент частотных искажений вносимых Ф.С.С. |
| |
|Мфсс(дБ) = Мобщ(дБ) – Мвх(дБ) – Мупч – Мзч , (2.6) |
| |
|где Мобщ – общая величина коэффициента частотных искажений. |
|Мвх – коэффициент частотных искажений входной цепи приёмника. |
|Мзч - коэффициент частотных искажений тракта звуковой частоты. |
| |
|Мфсс = 9 – 0 – 1 – 3 = 5 дБ |
| |
| |
|2. Определяем расчётную полосу пропускания: |
| |
| , (2.7) |
| |
| |
|где ?n – величина относительной расстройки на границе полосы пропускания, |
|принимаем ?n = 0.9 |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |19 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|3. Определяем требуемую избирательность по соседнему каналу Ф.С.С. |
| |
| |
|Sс.к.фсс(дБ) = Sс.к. тр(дБ) – Sс.к. в.ц.(дБ) – Sс.к. у.п.ч(дБ) = 40 – 0 – 2.2 = |
|37.8 дБ (2.8) |
| |
| |
|4. Определяем требуемую добротность контура Ф.С.С. |
| |
| , (2.9) |
|Q должно быть ? Qк , где Qк – конструктивная добротность контура; Qк = 250 |
| |
| |
| |
|5. Определяем величину относительной расстройки для частоты соседнего канала: |
| |
|, (2.10) |
| |
|где ?f – 9 кГц расстройка для соседнего канала. |
| |
| |
| |
|6. Определяем величину обобщённого затухания: |
| |
| (2.11) |
| |
|По полученным значениям ?с и ? по графику (смотри приложение А) определяем |
|избирательность по соседнему каналу одного звена Ф.С.С. Sс.к. 1 в дБ, которое |
|равно Sс.к. 1 = 7.5 дБ |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |20 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|7. Определяем число звеньев Ф.С.С. необходимых для обеспечения требуемой |
|избирательности по соседнему каналу Ф.С.С. |
| |
| (2.12) |
| |
|8. Определяем величину частотных искажений , вносимых Ф.С.С смесителя на краях |
|полосы пропускания: |
| |
|, (2.13) |
| |
|где МфссI – коэффициент частотных искажений в дБ одного звена Ф.С.С., |
|определяемый по графику для выбранного значения ?n и ?. |
|МфссI = 1.5, откуда: |
| |
| |
| |
|Из расчётов видно, что для обеспечения требуемой избирательности по соседнему |
|каналу Ф.С.С. требуется 5 звеньев, но в данном случае для уменьшения кэффициента |
|частотных искажений и габаритов радиоприёмного устройства, будет проще выбрать |
|пьезокерамический фильтр. Из справочника выбираем – ПФ1П – 2, его параметры |
|указаны в таблице 2.2. |
| |
|Таблица 2.2 |
|Число звеньев |
|Полоса пропускания |
|Ослабление при расстройке ± 10кГц |
| |
|4 |
|8,5- 12,5 кГц |
|40дБ |
| |
| |
| |
| |
|2.4 Выбор принципиальной схемы детектора |
|Детектором называется устройство, служащее для создания напряжения , изменяющего |
|в соответствии с законом модуляции одного из параметров входного сигнала . В |
|зависимости от вида сигнала поступающего на вход детектора , они разделяются на: |
|амплитудные, частотные и фазовые детекторы – для непрерывных гармонических |
|сигналов; детекторы видеоимпульсов – для видеоимпульсных сигналов. |
|Для данного приёмника выбираем схему амплитудного детектора, так как он принимает|
|гармонические сигналы, модулированные по амплитуде, принципиальная схема которого|
|приведена в расчёте детектора на рисунке 3.3. |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |21 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2.5 Расчёт требуемого коэффициента усиления и числа каскадов в высокочастотной |
|части приёмника |
|2.5.1 Определяем требуемый коэффициент усиления высокочастотной части |
|радиоприёмного устройства: |
| |
| , (2.14) |
| |
|где Um вх.дет - требуемая амплитуда напряжения на входе детектора; для |
|квадратичного детектора. |
|Um вх. дет = 0.1 ч 0.2 В , для линейного детектора. |
|Um вх. дет = 0.5 ч 1 В , для квадратичного детектора. |
|Ea min – чувствительность приёмника. |
|Кзап. – коэффициент запаса, берётся 1.5 ч 2 |
| |
| |
| |
| |
| |
|При выполнении высокочастотной части приёмника на интегральной микросхеме |
|реальный коэффициент усиления подсчитывается как: |
| |
|, (2.15) |
| |
| |
|где Кимс. 1 – коэффициент усиления по напряжению И.М.С. 1 |
|Кимс. n – коэффициент усиления по напряжению И.М.С. n |
|Кф – коэффициент передачи Ф.С.С. приравнивается равным - 0.25 |
| |
| |
| |
| |
|Так как реальный коэффициент усиления высокочастотной части радиоприемного |
|устройства много меньше требуемого, то в схему необходимо ввести дополнительный |
|блок – резисторный У.Р.Ч. (Усилитель Радиочастоты ), коэффициент усиления |
|которого принимается равным 15, тогда: |
| |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |22 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | | |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2.6 Обоснование выбора автоматической регулировки усиления (А.Р.У.) |
| |
| |
|А.Р.У. предназначена для автоматического изменения коэффициента усиления |
|приёмника в соответствии величиной сигнала на входе приёмника, обеспечивающего |
|требуемое напряжение на выходе приёмника в допустимых пределах. |
| |
|2.6.1 Определяем требуемую глубину регулировки: |
| |
| (2.16) |
| |
|, |
| |
|где Двх.(раз) – динамический диапазон выходных сигналов в разах. |
|Двых.(раз) – допустимый динамический диапазон выходных сигналов в разах. |
| |
| |
| |
| |
|2.6.2 Определяем необходимое число регулируемых каскадов: |
| |
| , (2.17) |
|где ГI(дБ) - реальная глубина регулировки одним каскадом приёмника, принимается |
|равной ? 20дБ |
| |
| |
|Выбираем два регулировочных каскада, так как в ИМС К174ХА2 уже содержится две |
|системы АРУ, одна относится к УПЧ, а другая к УРЧ ( смотри рисунок 2.2 ). |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |23 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2.7 Обоснование выбора элементной базы усилителя звуковой частоты (У.ЗЧ.) и |
|предварительный расчёт У.З.Ч |
| |
|2.7.1 Обоснование выбора |
|Так как по заданию курсового проекта необходимо спроектировать приёмник на И.М.С.|
|174 серии, то из справочника выбираем И.М.С. К174УН5. Микросхема представляет |
|собой усилитель мощности низкой частоты с номинальной выходной мощностью 2Вт при |
|нагрузке 4 Ом. Электрические и предельные эксплуатационные параметры указаны в |
|таблице 2.2 и 2.3 . |
| |
|Таблица 2.3 |
|1 |
|Номинальное напряжение питания |
|12 В ± 10 % |
| |
|2 |
|Ток потребления при Uп = 12 В |
|30 мА |
| |
|3 |
|Коэффициент усиления при Uп = 12 В, fвх = 1 кГц |
|80 ... 120 |
| |
|4 |
| |
|Нестабильность коэффициента усиления напряжения при Uп = 12 В, fвх = 1 кГц не |
|более |
| |
|± 20 % |
| |
|5 |
|Коэффициент нелинейных искажений при |
| Uп = 12 В, fвх = 1 кГц, Pвых = 2 Вт |
| |
|1,0 % |
| |
|6 |
| Входное сопротивление при Uп = 12 В, fвх = 1кГц |
|10 кОм |
| |
|7 |
|Номинальная мощность отдаваемая в нагрузку |
| Rн = 4 Ома при Uп = 12 В |
| |
|2,0 Вт |
| |
|8 |
|Диапазон рабочих частот по уровню 3 дБ |
|30 ... 20 000 Гц |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Таблица 2.4 |
| |
|1 |
|Напряжение питания |
|13,2 В |
| |
|2 |
|Максимальное напряжение синфазных сигналов |
|5,5 В |
| |
|3 |
|Максимальная амплитуда выходного напряжения |
|1,5 В |
| |
|4 |
|Амплитуда тока в нагрузке разового сигнала |
|1,45 А |
| |
|5 |
|Максимальная длительность выходного импульса |
|при скважности 3 |
|30 мС |
| |
|6 |
|Активное сопротивление нагрузки |
|3,2 Ом |
| |
|7 |
|Температура кристалла |
|+125 °С |
| |
|8 |
| Тепловое сопротивление: |
|кристалл-корпус |
|кристалл-среда |
| |
|20 °С/Вт |
| 100 °С/Вт |
| |
|9 |
|Температура окружающей среды |
|-25 ... +55 °С |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |24 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| |
|Корпуса ИМС К174УН5 |
| |
| |
| |
|1,12 - общий |
|2 - выход |
|4 - напряжение питания |
|5,8 - фильтр |
|6 - вход 2 |
|7 - вход 1 |
|9,11 - коррекция |
| |
|Рисунок 2.4 |
| |
| |
| |
| |
| |
|33,37 - общий |
|29 - выход |
|25 - напряжение питания |
|2,810 - фильтр |
|12 - вход 2 |
| |
| |
|Рисунок 2.5 |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |25 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|Принципиальная схема ИМС К174УН5 изображена на рисунке 2.6. |
| |
|Рисунок 2.6 |
| |
|Типовая схема включения ИМС К174УН5 изображена на рисунке 2.7. |
| |
|Рисунок 2.7 |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |26 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|2.7.2 Расчёт требуемого коэффициента усиления У.З.Ч |
| |
| |
|Определяем амплитуду напряжения на входе У.З.Ч. |
| |
|, (2.18) |
|где Кдет – коэффициент передачи детектора. |
|m - глубина модуляции, можно взять m = 0.3 |
|Um вх. дет – требуемая амплитуда напряжения на входе детектора; для квадратичного|
|Um вх. дет = 0.1 - 0.2В , для линейного Um вх. дет = 0.5 – 1В. |
|Так как у нас приёмник работает в КВ диапазоне мы выбираем линейный детектор с |
|входным напряжением равным 0.5В . |
| |
| (2.19) |
| |
|Определяем требуемую амплитуду выходного напряжения: |
|, (2.20) |
|где Рвых. – требуемая выходная мощность приёмника. |
|Rн – активное сопротивление обмотки динамика. |
| |
| |
| |
|Определяем требуемый коэффициент усиления по напряжению для У.З.Ч. |
| |
| |
|, (2.21) |
| |
| |
|где Кзап. – коэффициент запаса равной ? 1.5 – 2 |
| |
| |
| |
| |
|2.8 Составление функциональной части приёмника |
| |
| |
|Функциональная схема приемника изображена на рисунке 2.8. |
| |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |27 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
| |
| |
|Рисунок 2.8 |
| |
| |
| |
| |
| |
|Сигнал с антенного контура поступает на УРЧ, построенный из двух частей: первая |
|часть резисторный УРЧ на биполярном транзисторе; вторая часть УРЧ встроенный в |
|микросхему. Затем сигнал с частотой fc поступает на смеситель, куда одновременно |
|поступает сигнал с частотой гетеродина - fг. Контур гетеродина в данной схеме |
|подключается как внешний элемент. На выходе смесителя формируется разностный |
|сигнал с частотой fпр. ПКФ отфильтровывает комбинационные составляющие частоты |
|выходного тока преобразователя частоты. После ПКФ сигнал с fпр поступает на УПЧ,|
|где сигнал получает основное усиление до детектора. В детекторе происходит |
|преобразование ВЧ модулированного сигнала в НЧ. Преобразованный сигнал поступает |
|на вход усилителя звуковой частоты, выполненный на ИМС К174УН3, который |
|обеспечивает необходимый коэффициент усиления по напряжению, и усилителя. УЗЧ |
|усиливает преобразованный сигнал до величины необходимой для нормальной работы |
|динамика. |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |28 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |
| |
| |
|3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ |
| |
|Электрический расчёт входной цепи |
| |
| |
|Рисунок 3.1 Схема входной цепи с электронной настройкой |
| |
|3.1.1 Определяем полную минимальную ёмкость контура: |
| |
|C / в min = Cв min + Co = 15+25 = 40 пФ (3.1) |
| |
|3.1.2 Определяем индуктивность контура: |
| |
| (3.2) |
| |
|3.1.3. Определяем ёмкость связи контура входной цепи с антенной: |
| |
| (3.3) |
| |
|По ГОСТу выбираем Cсв. = 5.1 пФ |
| |
|3.1.4 Определяем эквивалентную ёмкость связи: |
| |
| |
| (3.4) |
| | | | | | |Лист |
| | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | |
| | | | | | |31 |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |