Розрахунок радіомовного приймача

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

"ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ"

Радіотехнічне відділення

Циклова комісія фундаментальних та радіотехнічних дисциплін

Пояснювальна записка

до курсового проекту з предмету «Радіоприймальні пристрої»

на тему: Розрахунок радіомовного приймача

Виконав: студент ІІІ курсу, групи 232

спеціальності 5.05090101

"Конструювання, виробництво та технічне обслуговування радіотехнічних пристроїв"

Кухена Ю.М.

Керівник: Семенюк Н.Ю.

Чернівці - 2016

АНОТАЦІЯ

В даному курсовому проекті необхідно розрахувати радіомовний радіоприймальний пристрій з амплітудною модуляцією: вибрати тип схеми, розрахувати підсилювальні елементи, кількість вибіркових систем у тракті радіо та проміжної частоти відповідно до підсилювальних каскадів відповідно до технічного завдання.

ЗМІСТ

Вступ

1. Попередній розрахунок

1.1 Вибір структурної схеми приймача

1.2 Розрахунок структурної схеми тракту радіо частоти

1.2.1 Вибір проміжної частоти

1.2.2 Вибір числа під діапазонів і їх меж

1.2.3 Вибір підсилювального елементу для тракту радіочастоти та визначення його високочастотних параметрів

1.2.4 Вибір блоку змінних конденсаторів

1.2.5 Розподіл послаблення по трактах приймача

1.2.6 Знаходження частотних спотворень по трактах радіоприймачів

1.2.7 Визначення кількості контурів та їх еквівалентної добротності в тракту - радіо частоти

1.3 Визначення числа і параметрів вибіркових систем тракту проміжної частоти

1.3.1 Розрахунок фільтру зосередженої селекції

1.3.2 Розрахунок підсилення до детектора

1.4 Розрахунок структурної схеми тракту низької частоти

1.4.1 Вибір типу електродинамічного гучномовця

1.4.2 Вибір типу транзистора вихідного каскаду підсилювача низької частоти

1.4.3 Визначення кількості каскадів попереднього підсилення

2. Кінцевий розрахунок

2.1 Розрахунок вихідного трансформаторного каскаду

Висновок

Література

ВСТУП

В даному курсовому проекті «Розрахунок радіомовного приймача амплітудно-модульованих сигналів», розраховую радіомовний приймач амплітудно-модульованих сигналів. Радіо - це результат робіт і відкриттів ряду вчених і інженерів, що вивчають природу електромагнітних процесів. Радіоприймач пристрій, призначений для приймання електромагнітних хвиль радіодіапазону, тобто з довжиною хвилі від декількох тисяч метрів до частин міліметра, з наступним перетворенням інформації, яка у них зберігається до вигляду, в якому вона може бути використана.

Радіоприймачі поділяються на такі категорії: - за основним призначенням: радіомовні, телевізійні, зв'язкові, пеленгаційної, радіолокаційні, для систем радіоуправління, вимірювальні та ін.;

- по роду роботи: радіотелеграфні, радіотелефони, фототелеграфні і т.д.;

- по виду модуляції: амплітудна, частотна, фазова;

- за діапазоном хвиль:

- міріаметрові хвилі - 100-10 км, (3кГц-30кГц )

- кілометрові хвилі - 10-1 км, (30кГц-300кГц)

- гектометрові хвилі - 1000-100 м, (300кГц-3МГц)

- декаметрові хвилі - 100-10 м, (3МГц-30МГц)

- метрові хвилі - 10-1 м, (30МГц-300МГц)

- дециметрові хвилі - 100-10 см, (300МГц-3ГГц)

- сантиметрові хвилі - 10-1 см, (3ГГц-30ГГц)

- міліметрові хвилі - 10-1 мм, (30ГГц-300Ггц)

- за принципом побудови приймального тракту: детекторні, прямого посилення, прямого перетворення, регенеративні, супергетеродинні з одноразовим, дворазовим або багаторазовим перетворенням частоти;

- за способом обробки сигналу: аналогові і цифрові;

- по виконанню: автономні і вбудовані;

- за місцем установки: стаціонарні, переносні;

- за способом живлення: мережеве, автономне або універсальне.

Найбільш розповсюджена, для радіомовних приймачів, супергетеродинна схема, так як супергетеродинний приймач легкий в налаштуванні і основне підсилення сигналу відбувається на проміжній частоті. За рахунок цього супергетеродинний приймач має значну перевагу над іншими радіоприймачами.

1. ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК

1.1 Вибір структурної схеми приймача

Так як, приймач радіомовний то найчастіше використовується супергетеродинні схеми, а також тому що в завданні дано вибірковість по сусідньому, дзеркальному каналах та проміжній частоті тому вибрали супергетеродину схему.

Переваги:

1) спрощується налаштування.

2) Основне підсилення відбувається на проміжній частоті яка є меншою за частоту вхідного кола. Спотворень відносно менше.

Недолік: наявність сусідніх каналів(це близькі частоти до робочої, щоб їх позбутися необхідно використовувати контури вхідного кола ВЧ, з високою добротністю).

Рисунок 1. - Структурна схема супергетеродинного радіоприймача

Принцип роботи схеми :

1) антена - приймає електромагнітні хвилі і перетворює їх в електромагнітний сигнал;

2) вхідне коло - налаштовує приймач на необхідну частоту;

3) підсилювач радіочастоти (ПРЧ) - підсилює до необхідного рівня і фільтрує його;

4) змішувач - поступає два сигнали

fг-fр=fпр (465кГц).

На змішувач поступає два сигнала fг і fр, в наслідок биття частот утворюється різницева проміжна частота для амплітудних 465 кГц;

5) гетеродин - високочастотний генератор який виробляє сигнал високої частоти;

6) фільтр зосередженої селекції (ФЗС) - відфільтровує комбінаційні частоти і налаштовує на проміжну частоту;

7) підсилювач проміжної частоти( ППЧ) - основне підсилення;

8) детектор - з промодульованого високочастотного сигналу виділяє низько частотний корисний сигнал;

9) попередній підсилювач низької частоти (ППНЧ) - підсилює корисний сигнал;

10) кінцевий підсилювач низької частоти (КПНЧ) - забезпечує потрібну потужність;

11) гучномовець - відтворює електричний сигнал в акустичний

Переваги даної схеми:

1) основне підсилення відбувається на проміжній частоті тому менше спотворень;

2) Легкість налаштування в наслідок застосовування змінного конденсатора

Недоліки:

1) Наявність сусідніх та дзеркальних каналів;

1.2 Розрахунок структурної схеми ТРЧ

1.2.1 Вибір проміжної частоти

Величину проміжної частоти вибираю таким чином:

а) проміжна частота (f_np ) не повинна знаходитися в діапазоні частот приймача чи близько від границь цього діапазону.

б) проміжна частота не повинна збігатися з частотою якого-небудь потужного передавача.

в) для одержання хорошої фільтрації проміжної частоти на виході детектора повинна бути виконана наступна умова:

f_пр ? 10 F_в ; (1)

де f_пр - проміжна частота, Гц;

F_в - верхня звукова частота, Гц.

f_пр?10•4,5кГц ;

f_пр?45кГц;

г) зі збільшенням проміжної частоти:

-- збільшується вибірковість по дзеркальному каналу;

-- зменшується вибірковість по сусідньому каналу;

-- розширюється смуга пропускання;

-- зменшуються вхідний і вихідний опори електронних приладів, що приводить до збільшення шунтування контурів, а також знижується крутизна характеристики транзисторів;

-- погіршується стійкість ППЧ;

-- зменшується коефіцієнт підсилення на каскад за рахунок зменшення резонансного опору контуру і погіршення параметрів електронних приладів;

-- зменшується шкідливий вплив шумів гетеродина на чутливість приймача;

-- полегшується поділ трактів проміжної і низької частоти, що дозволяє спростити фільтр на виході детектора;

-- збільшується надійність роботи пристрою автоматичного підстроювання частоти;

-- зменшуються розміри контурів і блокувальних елементів.

д) зі зменшенням проміжної частоти:

-- збільшується вибірковості по сусідньому каналу;

-- зменшується вибірковість по дзеркальному каналу;

-- звужується смуга пропущення;

-- збільшуються вхідний і вихідний опори електронних приладів, що приводить до зменшення шунтування контурів, а також збільшується крутизна характеристики транзисторів;

-- поліпшується стійкість ППЧ;

-- збільшується коефіцієнт підсилення на каскад;

-- знижується коефіцієнт шуму.

Застосування дворазового перетворення частоти дозволяє використовувати переваги високої і низької проміжних частот.

Вибираю загально прийняте значення частоти для всіх радіомовних АМ приймачів рівним 465 кГц. [1 табл.2.1]

1.2.2 Вибір числа піддіапазонів і їх меж

Вхідні дані:

f_max = 2,9МГц ;

f_min = 1,6 МГц

k_пд? (1,5 2,0) .CХ [1 ст.22]

k_пд. - коефіцієнт перекриття піддіапазону;

1. Розраховую коефіцієнт перекриття по діапазону:

, (2)

де k_д - коефіцієнт перекриття діапазону;

f_max - максимальна границя діапазону , МГц;

f_min - мінімальна границя діапазону, МГц.

(3)

Так як k_д <k_пд, тому не потрібно розбивати весь діапазон на піддіапазони.

2. Визначаю максимальну частоту з запасом:

= (1,011,03)f_max, (3.1)

де - максимальна частота з запасом, МГц ;

- максимальна частота сигналу, МГц.

= 1,02 · 2,9 = 2,95 МГц (3.2)

3. Визначаю мінімальну частоту з запасом:

= (0,970,99) ,

де - мінімальна частота з запасом, МГц;

- мінімальна частота сигналу, МГц.

= 0,98 · 1,6 = 1,56 МГц (3)

4. Визначаю коефіцієнт перекриття діапазону з запасом:

, (4)

де - коефіцієнт перекриття з запасом.

Оскільки k_д<k_пд., то рішення не розбивати на піддіапазони було вірним. В подальших розрахунках буду використовувати коефіцієнт перекриття по діапазону (k_д) замість коефіцієнт перекриття по піддіапазону (k_пд.), так як використовується один діапазон.

1.2.3 Вибір підсилювального елементу для тракту радіочастоти та визначення його високочастотних параметрів.

1 Визначаю параметри транзистора з загальним емітером по даних з загальною базою.

По довіднику вибрав транзистор КТ315Г який має такі параметри:

Ом ;

(50…950) ; 60

сім ;

В ;

мА ;

МГц ;

500 мк сек. ;

пФ

m=1,6

Тепловідвід не потрібен.

Потрібно визначити: g, S₀ , g_обр. , g_i, , r_б.

а) визначаю вхідну провідність: [1 табл.2.4 ст.15]

, (5)

де - вхідний опір, Ом ;

- коефіцієнт передачі по струму ;

(сім) ;

б) визначаю розподілений опір бази: [1 табл.2.4 ст.15]

(6)

де С_к - ємність колекторного переходу, пФ ;

- у мк сек.

Ом

в) визначаю крутизну характеристик: [1 табл.2.4 ст.15]

, (7)

де - коефіцієнт передачі по струму;

- вхідний опір , Ом ;

г) визначаю провідність зворотнього зв'язку: [1 табл.2.4 ст.15]

(8)

де - вхідна провідність;

сім.

д) визначаю вихідну провідність: [1 табл.2.4 ст.15]

; (1.23)

де - вхідна провідність, сім ;

r_б - опір бази, Ом ;

S₀ - крутизна характеристики, .

(сім)

е) визначаю постійну часу входу транзистора[1 табл.2.4 ст.15]

, (10)

де m= 1,6 ;

f_а. - частота транзистора , МГц ;

h_11б - вхідний опір, Ом ;

r_б - опір бази, Ом

приймач трансформаторний підсилювач

мл сек.

Отримані результати записую в таблицю 1.

Таблиця 1. Параметри транзистора КТ315Г

Режим транзистора	Параметри
	S	,сім	,сім	,сім	rб,Ом	,млсек
Uk,В	,мА
10	1	16,6		0,3	0,655	71,42	0,0007

2. Обчислення високочастотних параметрів транзистора КТ315Г на частоті 2,9 МГц: [1 табл.2.5 ст.16]

Вхідні дані:

S₀ = 16,6;

g = 0,310^-3 сім ;

g_i = 0,655 10^-9 сім ;

= 0,0007сек ;

r_б = 71,42 Ом ;

С_к = 7 пФ ;

f₀ = 2,9 МГц

а) визначаю допоміжні коефіцієнти:

, (11)

де S₀ - крутизна характеристики , ;

r_б - опір бази, Ом ;

;

, (12)

де S₀ - крутизна характеристики , ;

r_б - опір бази, Ом ;

C_k - ємність колекторного переходу, мк Ф;

- постійна часу бази транзистора, мк сек.;

сім,

, (13)

де - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

r_б - опір бази, Ом;

g - вхідна провідність, сім;

; (14)

де = 3,14 ;

f₀ - максимальна робоча частота ;

- постійна часу бази транзистора, мк сек.;

б) визначаю вхідний опір:

, (15)

де g - провідність, сім;

- коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б - опір бази, Ом

сім

; (16)

де g_вх. - вхідна провідність;

Ом;

в) визначаю вихідний опір

, (17)

де g_і. - вихідна провідність, сім ;

та Ф - коефіцієнти

сім

, (18)

де g_вих. - вихідна провідність ;

Ом,

г) визначаю вхідну ємність

пФ , (19)

де H - допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (11).

д) визначаю вихідну ємність

, (20)

де С_к - ємність колекторного переходу,

Н - допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (11).

пФ

е) визначаю крутизну характеристики транзистора

, (21)

де S₀ - крутизна характеристики ,

Отримані дані записую в таблицю 2

Таблиця 2. Високочастотні параметри транзистора на частоті 2,9 МГц

,мА	,	Ск , пФ	Свх. ,пФ	Свих пФ	Rвх., Ом	Rвих, Ом	, млсек
1	16,6	7	9,5	15,2	1,24	0,02	0,07

4. Обчислення високочастотних параметрів транзистора КТ315Г на частоті 465 кГц [1 табл.2.5 ст.16].

Вхідні дані :

S₀ = 16,6;

g = сім ;

g_i = 0,655 10^-9 сім ;

= 0,07сек ;

r_б = 71,4210^-3 Ом ;

С_к = 7 пФ ;

f₀ = 465 кГц

а) визначаю допоміжні коефіцієнти по формулам (11-13)

;

де S₀ - крутизна характеристики , ;

r_б - опір бази, Ом ;

;

,

де S₀ - крутизна характеристики , ;

r_б - опір бази, Ом ;

C_k - ємність колекторного переходу, мк Ф;

- постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

сім

,

де - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

r_б - опір бази, Ом ;

g - вхідна провідність, сім ;

;

де = 3,14 ;

f_пр. - проміжна частота, МГц;

- постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

Так як < 0,3 веду розрахунок по спрощених формулах [1 табл.2.5 ст.16]

б) визначаю вхідний опір по формулам (15-16)

,

де g - провідність, сім ;

- коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б - опір бази, Ом

сім

де g_вх. - вхідна провідність

Ом

в) визначаю вихідний опір по формулах (17-18)

,

де g_і. - вихідна провідність, сім ;

та Ф - коефіцієнти

сім

де g_вих. - вихідна провідність ;

Ом

г) визначаю вхідну ємність по формулі (19)

пФ ,

де Б - допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (13).

д) визначаю вихідну ємність по формулі (20)

,

де С_к - ємність колекторного переходу,

Н - допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (11).

пФ

,

де S₀ - крутизна характеристики,

Отримані дані записую в таблицю

Таблиця 3. Високочастотні параметри транзистора ГТ313 на частоті 465КГц

,мА	,	Ск , пФ	Свх. ,пФ	СвихпФ	Rвх. ,Ом	Rвих.,Ом	,мксек
5	32,6	2,5	0,334	2,44	0,0012	9,05	0,53

1.2.4 Вибір блоку змінних конденсаторів

Вхідні дані:

f '_max= 2,95 МГц ;

f '_min= 1,56 МГц ;

k' = 1,8

Вибраний конденсатор - «Атмосфера»

C_min= 9 пФ

C_max = 240 пФ

1 Визначення еквівалентної ємності схеми, при якій вибрав елементи перестройки, чи забезпечує перекриття під діапазону

С'сх = (22)

де С'cx -- еквівалентна ємність схеми;

Сmax - максимальна ємність вибраного конденсатора, пФ;

Cmin--мінімальна ємність вибраного конденсатора, пФ;

K'пд--коефіцієнт перекриття діапазону з запасом ;

С'_сх == 94,1 пФ;

2. Оскільки С'cx більше 0, визначаю дійсну ємність схеми:

С_сх=С_вн+ С_m+ С_l (23)

Оскільки приймач транзисторний і працює на середніх хвилях приймаю :

Ст - ємність монтажу для середніх хвиль ;

С- власна ємність котушки індуктивності, пФ (беру 10 пФ);

С_вн - ємність яка вноситься в контур настройки каскаду.

У схемах на транзисторах звичайно m₂<<1, а m₁=1 ,тому вважаємо, що

С_вх=0

С_вн= С_вхm₂²+ С_вихm₁², (24)

де С_вх - вхідна ємність електричного приладу наступного каскаду;

С_вих--вихідна ємність електричного приладу каскаду ПРЧ;

Свн=15,2 пФ;

Знаходжу дійсну ємність схеми:

пФ.

3 Оскільки

С'сх =192,3

пФ > Ссх=17,6 пФ,

то потрібно розрахувати додаткову ємність, яку, потрібно включити в контур для забезпечення заданого:

С_дод= (25)

де С_дод--додаткова ємність, пФ;

С_дод=192,3-17,6=174,7 пФ

4. Визначаю еквівалентну ємність контуру вхідного кола

С_е=(С_min+ С'_сх)(C_max+ С'_сх) (26)

С_е=(10+192,3)(500+192,3)=(202,3692,3) пФ

1.2.5 Розподіл послаблення по трактах радіоприймача

Сумарне послаблення всього пристрою не повинно перевищувати 14 дБ (для АМ>250 кГц не більше 14 дБ): [1 табл.2.13 ст.29]

- Підсилювач радіочастоти - 1 дБ (1,42);

- Підсилювач проміжної частоти - 7 дБ (2,24);

- Попередній підсилювач низької частоти - 2 дБ (1,26);

- Кінцевий підсилювач низької частоти - 2 дБ (1,26);

1.2.6 Знаходження частотних спотворень по трактах радіоприймача

Частотні спотворення М = 11 дБ

- Підсилювач радіочастоти - 1 дБ (1,1);

- Підсилювач проміжної частоти - 7 дБ (2,42);

- Тракт низької частоти - 3 дБ (1,48);

1.2.7 Визначення кількості контурів та їх еквівалентної добротності в тракті радіо частоти

Вхідні дані :

f'_min=1,5610 ³кГц ;

f'_max=2.9 10 ³ кГц;

дБ ;

П = 9 кГц ;

f_пр. = 465 кГц ;;

[1 табл.2.13 ст.29]

= 0,6 ; [1 табл.2.15 ст.31]

Q_к = 100; [1 табл.2.14 ст.30]

1.1 Приймаю число одиночних вибіркових контурів:

n_с = 1.

2. Визначаю необхідну добротність контурів, що забезпечує задане ослаблення на краях смуги пропускання [1 ст.29]:

, (27)

де - нижня границя діапазону з запасом ;

П - смуга пропускання ;

n_c - кількість одиночних контурів ;

_п - ослаблення на краях смуги тракту радіочастоти ;

3. Визначаю необхідну добротність контурів, що задає задану вибірковість по дзеркальному каналу [1 ст.30]

, (28)

Де

(29)

n_с - число одиночних контурів ;

_дз. - вибірковість по дзеркальному каналу, раз ;

- верхня границя діапазону з запасом , кГц ;

- верхня дзеркальна частота , кГц

кГц

тому, що частоту гетеродина приймаю нижче частоти сигналу.

0,32

4. Визначаю конструктивну еквівалентну добротність контуру [1 ст.30]:

, (30)

де - коефіцієнт шунтування контуру електронним пристроєм;

Q_к - конструктивна добротність контуру;

.

5. Оскільки

Q_и=0,32 < Q_екв.=60 < Q_п = 86,5

то вибираю Q_є з проміжку

Q_и<Q_єкQ_п.

[1 мал. 2.21 б ].

Приймаю Q_{є max}=50 число одиночних контурів n_с = 1.

6. Приймаючи, що узгодження входу транзистора з контуром буде здійснюватися на максимальній частоті діапазону, визначаю еквівалентну добротність контуру на нижній частоті діапазону [1 ст.33].

, (31)

де - еквівалентна якість контуру на максимальній частоті;

, (32)

де Q_k- конструктивна добротність контуру;

;

; (33)

Де

тому, що ці опори майже рівні [1 ст.34];

- мінімальна частота сигналу, МГц;

- максимальна частота сигналу, МГц;

; (34)

Оскільки

_. =50 ? Q_п = 190,

то розрахунок зроблений правильно і остаточно приймаю : n_c= 1 , Q_{є max}= 50 ; Q_єmin = 50 [1 ст.34].

7. Для крайніх точок діапазону і визначаю [1 ст.37] :

а) допоміжні коефіцієнти :

; (35)

; (36)

.

; (37)

.

; (38)

.

де - розстройка, при якій вибірковість по сусідньому каналу, кГц ;

- максимальна частота сигналу, кГц;

- мінімальна частота сигналу , кГц;

П - смуга пропускання;

- еквівалентна якість контуру на максимальній частоті;

- еквівалентна якість контуру на мінімальній частоті;

б) визначаю дзеркальні частоти:

, (39)

де - мінімальна частота сигналу , кГц;

f_пр - проміжна частота, кГц ;

кГц.

f_дз.max знаходжу за формулою (28) :

кГц.

в) визначаю вибірковість по сусідньому каналу :

; (40)

;

; (41)

;

г) визначаю ослаблення на краях смуги :

(42)

; (43)

= 1,01<= 1,04< =27

Вихідні дані виконані;

д) визначаю вибірковість по дзеркальному каналу:

; (44)

;

; (45)

де - максимальна частота сигналу , МГц;

- мінімальна частота сигналу , МГц;

- еквівалентна якість контуру на максимальній частоті;

- еквівалентна якість контуру на мінімальній частоті;

Оскільки

> > дБ ,

то розрахунок зроблений правильно. [1 ст.37].

1.3 Визначення числа і параметрів вибіркових систем тракту проміжної частоти

1.3.1 Розрахунок фільтру зосередженої селекції

Вхідні дані :

кГц;

П = 9 кГц;

дБ;

кГц;

[1 табл.2.13 ст.29];

= 0,6 ; [1 табл.2.15 ст.31];

Q_к = 100; [1 табл.2.14 ст.30];

1.3.2.1 Задаюся числом ФЗС:

n_пр. = 1

1. Визначаю ослаблення на краях смуги пропускання _фп і вибірковість по сусідньому каналу _фс, що повинна забезпечувати одна ланка ФЗС [1 ст.43]:

, (1.46)

де _п - ослаблення на краях смуги фільтра, дБ;

n_пр. - кількість прийнятих ФЗС,

дБ ,

, (47)

де _с - вибірковість по сусідньому каналу, дБ,

n_пр. - кількість прийнятих ФЗС,

дБ

2. Оскільки дБ , дБ , то задаюся величиною

[1 ст.43].

3. Визначаю ширину розрахункової смуги ФЗС : [1 ст.43]

, (48)

де П - смуга пропускання, кГц;

_п - коефіцієнт,

кГц .

4. По формулі визначаю необхідну добротність контурів [1 ст.43]

, (49)

де f_пр - проміжна частота, кГц ;

П_р - ширина розрахункової смуги ФЗС,

Оскільки> Q_к = 100,, то розрахунок можна продовжувати [1 ст.44].

5. Визначаю величину відносної розстройки

а) на краях смуги пропускання ППЧ [1 ст.46]

, (50)

де П - смуга пропускання, кГц ,

П_р - ширина розрахункової смуги ФЗС,

б) по сусідньому каналу [1 ст.46]

, (51)

де 2f_c - розстройка, кГц ;

П_р - ширина розрахункової смуги ФЗС,

.

6. Визначаю величину узагальненого загасання [1 ст.46]

, (52)

де f_пр - проміжна частота, кГц ;

Q_к - конструктивна добротність контуру;

П_р - ширина розрахункової смуги ФЗС;

1,03.

Приймаю =1.

7. Дивлячись на рисунок 2, по кривій при =1 відшуковую точку, що лежить на перетині кривої з лінією на вертикальному рівні _с= 2 , і відраховую відповідне цій точці ослаблення на одну ланку ФЗС _с1 = 7 дБ. [1 ст.46]

8. На рисунку 2, на цій же кривій відшуковую точку, що лежить на її перетині з вертикальною лінією на рівні _п=0,9 , і відраховую відповідне цій точці ослаблення на краях _п1 =1.6 дБ. [1 ст.46]

Рисунок 2. Узагальнені резонансні криві триелементної П-подібної ланки ФЗС[1 рис.2.23 ст.44]

9. Число ланок ФЗС, необхідне для забезпечення вибірковості по сусідньому каналу [1 ст.46]

, (53)

де _фс - вибірковість по сусідньому каналу, що повинна забезпечувати одна ланка ФЗС

_с1 - вибірковість по сусідньому каналу, забезпечені одним ФЗС

.

Округлюю до цілого числа.

10. Число ланок ФЗС, необхідне для забезпечення ослаблення на краях смуги фільтру [1 ст.46]

, (54)

де _фп - ослаблення на краях смуги, що повинна забезпечувати одна ланка ФЗС;

_п1 - ослаблення на краях, забезпечене одною ланкою ФЗС;

Так як

= ,

тому вибираю

n_ф= [1 ст.46].

1.3.2 Розрахунок підсилення до детектора

Вхідні дані :

U_{д вх} = 0,5 В; [1 табл.2.16 ст.48]

Е_а = 120 мкВ;

m =0,33;

K_д= 0,6; [1 табл.2.16 ст.48]

тракт РЧ: n_c = 2

Q_к = 100, [1 табл.2.15 ст.31]

_с (0,60,8) Вибираю _с=0,6 ; [1 табл.2.15 ст.31]

тракт ПЧ n_пр. = 2,

Q_є = 50 [1 табл.2.15 ст.31];

_пр. (0,60,8) Вибираю _пр.=0,6 ; [1 табл.2.15 ст.31]

= 1;

параметри транзистора КТ315Г на частоті МГц з таблиці 2. :

МГц;

S =16,6 ;

R_вх. = 1,24 Ом ;

R_вих. = 0,02 Ом ;

С_к = 7 пФ ;

параметри транзистора КТ315Г на частоті 465 кГц з таблиці 4.:

кГц;

S =32,6 ;

R_вх. = 0,0012 Ом ;

R_вих. = 9,05 Ом ;

С_к = 7 пФ ;

Прийом здійснюється на зовнішню антену

1. Визначаю необхідне підсилення [1 ст.49]

, (55)

де U_{д вх} - напруга на вході детектора , В;

Е_а - чутливість приймача , мкВ;

2. Визначаю необхідне підсилення з запасом [1 ст.49]:

; (56)

де - необхідне підсилення;

3. Визначаю напругу на виході детектора [1 ст.48]

, (57)

де K_д - коефіцієнт передачі детектора;

m - коефіцієнт передачі;

U_{д вх} - напруга на вході детектора, В;

В .

4. Визначаю коефіцієнт включення транзистора ГТ315Г у контур вхідного ланцюга на частоті 2,9МГц[1 ст.49 ]

, (58)

де - коефіцієнт шунтування контуру електронним приладом на f'_max;

R_вх - вхідний опір електронного приладу на частоті f_max, кОм;

С_эmin - мінімальна еквівалентна ємність контуру, пФ;

f'_max - максимальна частота піддіапазону, МГц;

Q_к - конструктивна добротність контуру;

.

5. Задавшись коефіцієнтом передачі вхідного ланцюга К_вц=5 [1 ст.55], визначаю коефіцієнт передачі вхідного ланцюга з урахуванням коефіцієнта включення першого транзистора.

К'_вц=m₂К_вц, де (59)

m₂ - коефіцієнт включення транзистора у контур вхідного кола;

К_вц - коефіцієнт передачі вхідного ланцюга;

К'_вц=0,225=1,1

6. Визначаю максимально стійкий коефіцієнт підсилення :

а) каскаду ПРЧ на транзисторі КТ315Б [1 ст.55]:

, (60)

де S-крутизна характеристики, ;

- максимальна частота діапазону, МГц ;

С_к - ємність колекторного переходу, пФ;

,

б) перетворювача частоти на транзисторі КТ315Б [1 ст.55] :

, (61)

де S_с- крутизна характеристики, ;

- максимальна частота сигналу, МГц;

С_к - ємність колекторного переходу, пФ;

,

в) каскаду УПЧ на транзисторі КТ315Г [1 ст.55] :

, (62)

де S- крутизна характеристики, ;

- проміжна частота ,МГц ;

С_к - ємність колекторного переходу, пФ;

;

7. Попередньо приймаю [1 ст.55] :

- число каскадів радіочастоти :

N_ПРЧ = n_c- 1 = 2 - 1 = 1

- число каскадів тракту проміжної частоти:

N_ППЧ = n_пр.- 1 = 2 - 1 =1

8. Визначаю найбільш можливий коефіцієнт підсилення каскадів при повному узгоджені [1 ст.55]:

а) каскаду ПРЧ на транзисторі КТ315Г:

, (63)

де S- крутизна характеристики, ;

_с-коефіцієнт шунтування контуру транзистором;

R_вх.- вхідний опір транзистора, кОм;

R_вих. - вихідний опір транзистора, кОм;

;

б) перетворювач частоти на транзисторі КТ315Г:

, (64)

де S- крутизна характеристики, ;

_пр-коефіцієнт шунтування контуру транзистором;

R_вх.- вхідний опір транзистора, кОм;

R_вих. - вихідний опір транзистора, кОм;

- фактор зв'язку між контурами фільтру;

,

в) каскаду ППЧ на транзисторі КТ315Г :

, (65)

де S- крутизна характеристики, ;

_пр-коефіцієнт шунтування контуру транзистором;

R_вх.- вхідний опір транзистора, кОм ;

R_вих. - вихідний опір транзистора, кОм;

- фактор зв'язку між контурами фільтру;

.

З порівняння результатів обчислень за коефіцієнт підсилення каскаду приймаю для подальших розрахунків меншу величину.

9. Розраховую загальне підсилення до детектора [1 ст.56]

, (66)

де - коефіцієнт передачі вхідного ланцюга з урахуванням коефіцієнта включення першого транзистора ;

- максимально стійкий коефіцієнт підсилення каскаду ПРЧ;

- максимально стійкий коефіцієнт підсилення перетворювача частоти;

- максимально стійкий коефіцієнт підсилення каскаду ППЧ;

10. Оскільки

>,

то необхідно додати 2 ППЧ:

.

Оскільки

>,

то розрахунок зроблено правильно.

Число каскадів ПРЧ приймаю : N_ПРЧ = 1-резонансний,

Число каскадів ППЧ приймаю : N_ППЧ = 1 .

1.4 Розрахунок структурної схеми тракту низької частоти

Питання проектування і розрахунку підсилювача низької частоти (УНЧ) на транзистора буде показано далі.

Щоб забезпечити передачу максимальної потужності в навантаження, кінцеві підсилювачі виконую за схемою з трансформаторним виходом.

Попередні підсилювачі виконую на транзисторах.

Для зменшення нелінійних і частотних спотворень в кінцевих каскадах рекомендується охоплювати їх негативним зворотнім зв'язком, але, щоб не ускладнювати схему, я не буду його (зворотній зв'язок) застосовувати.

Підсилювальні каскади низької частоти на транзисторах можуть проектуватися по схемах як із загальним емітером, так і з загальною базою і загальним колектором. Однак найчастіше застосовується схема з загальним емітером, тому що вона легше поєднується з іншими каскадами і має більший вхідний опір (приблизно в 10 разів) і менший вихідний (десятки кОм), ніж схема з загальною базою. З цих міркувань я вибираю схему з загальним емітером.

Так як у моєму приймачі мала вихідна потужність (Р_вих. = 0,7 Вт), у схемі вихідного підсилювача низької частоти використовую двохтактний, транзисторний підсилювач з трансформаторним зв'язком. [1 ст.56].

1.4.1 Вибір типу електродинамічного гучномовця

Вихідними даними, необхідними для вибору динамічного гучномовця є:

- номінальна вихідна потужність (Р_вих. =0,7 Вт);

- середній звуковий тиск при заданій номінальній потужності в оговореній технічними вимогами смузі частот;

- смуга відтворених частот (F_min=0,1 кГц ; F_max= 4,5 кГц);

- нерівномірність частотної характеристики;

При виборі гучномовця для настільного чи стаціонарного приймача основна увага звертається на його акустичні дані і частотну характеритику.

Також для стаціонарних приймачів важливий такий параметр як маса. В поняття маси входить і маса гучномовця, яка має бути мінімальною.

Якщо вибирати гучномовець по потужності, то, в моєму випадку, я вибираю гучномовець малої потужності - на 0,5 Вт (0.5 ГД-11) - призначених для переносних приймачів. З вхідним опором - 4 Ом

При виборі гучномовців необхідно, щоб їхній робочий діапазон частот і середній звуковий тиск були більше чи дорівнювали діапазону частот і звуковому тиску, заданих технічними умовами. [1 ст.57]

1.4.2 Вибір типу транзистора вихідного каскаду підсилювача низької частоти

У більшості випадків попередні каскади ПНЧ можуть бути виконані на малопотужних транзисторах. При цьому, якщо частоти, що підсилюються не перевищують одиниць кілогерц , вибір транзисторів виконується по низькочастотних параметрах з наступних міркувань :

- мінімальна вартість ;

- найбільшої величини коефіцієнта підсилення транзистора по струму в схемі з загальним емітером. [1 ст.58]

Транзистор КТ351Б типу n-p-n.

1.4.3 Визначення кількості каскадів попереднього підсилення

Вхідні дані :

Р_н =0,7 Вт ;

_т=1; [1 ст.58]

=0,8 ; [1 ст.58]

U_{д вих.} = 58мВ ;

K_д = 0,7; [1 табл.2.16 ст.48]

Параметри транзистора КТ315Ж: [6 табл.1 ст.6]

Р_кmax = 0,15 Вт ;

В_min = 30 ;

Е_{к мax} = 35 В ;

І_кmax = 0,5 А ;

І_бmax = 0,05 А ;

1. Гранично допустима напруга колектора для обраного транзистора [1 ст.58]:

Е_к =(0,30,4) , (67)

де Е_{к мах} - максимальна напруга на колекторі, В;

В.

2. Визначаю амплітуду струму колектора, що забезпечує задану вихідну потужність кінцевого каскаду [1 ст.58]

, (68)

де Е_к - напруга на колекторі , В ;

_т - ККД (1) ;

- коефіцієнт використання колекторної напруги ;

Р_н - номінальна вихідна потужність, Вт;

мА;

мА <І_кmax = 0,5 А;

3. Визначаю амплітуду струму бази кінцевого каскаду [1 ст.59]

; (69)

де І_mк- амплітуда струму колектора , мА;

В_min - мінімальний коефіцієнт підсилення по струму в схемі з загальним емітером обраного типу транзистора;

мА ,

, (70)

де І_mк - амплітуда струму колектора кінцевого каскаду

= 3,14

мА

4. Вибирав схему послідовного однотактного детектора, що працює в режимі малих напруг, для якого [1 ст.59]

, (71)

де - вхідний опір підсилювача низької частоти ;

- коефіцієнт передачі,

кОм ,

5. Амплітуда струму бази при роботі від детектора [1 ст.59]:

, (72)

де U_{д вих} - вихідна напруга детектора, В;

R_н - опір навантаження детектора, Ом,

А = 0,17 мА.

6. Визначаю необхідне підсилення по струму [1 ст.60]:

, (73)

де І_mб - амплітуда струму бази кінцевого каскаду, мА;

І_{m б1} - амплітуда струму бази при роботі від детектора, мА.

Необхідне підсилення з запасом :

, (74)

де - необхідне підсилення по струму,

.

7. Вибираю для попередніх каскадів ПНЧ транзистор ГТ313А , що має високий мінімальний коефіцієнт підсилення по струму В_min = 10.

8. Необхідне число каскадів попереднього підсилювача [1 ст.60]

, (75)

де - необхідне підсилення по струму з запасом;

В_min - мінімальний коефіцієнт підсилення по струму в схемі з загальним емітером обраного типу транзистора,

.

Отже число потрібних каскадів попереднього підсилення .

2. КІНЦЕВИЙ РОЗРАХУНОК

2.1 Розрахунок вихідного трансформаторного каскаду

Рисунок 3. - Схема кінцевого підсилювача із трансформаторним зв'язком

Вхідні дані:

Вихідна потужність підсилювача Р_вих=0,7 Вт ;

Нижня частота діапазону F_н = 0,1 кГц ;

Верхня частота діапазону F_в = 4,5 кГц ;

Опір навантаження R_н = 4 Ом ;

Коефіцієнт частотних спотворень М_{н.вих.каск}=11 дБ (5,0);

Коефіцієнт нелінійних спотворень К_г= 4 % ;

Межі зміни навколішньої температури t_отк.min… t_отк.max -40…100

Параметри вибраних транзисторів які будуть працювати в парі «КТ814А - КТ815А»:

Тепловий опір транзистора (40…100) приймаю: R_{т п-с} =40;

Максимальна потужність, що розсіюється на колекторі Р_кmax=10 Вт;

Максимально допустимий постійний струм колектора (без радіатора): І_кmax =1,5A;

Максимально допустимий струм бази: І_{Б max} = 0,5 A;

Максимально допустима напруга колектор - емітер: U_кєmax =30 В;

Статичний коефіцієнт передачі струму біполярного транзистора в схемі з загальним емітером : (40…70) h_{21є мін} = 60 ;

1. Вибираю режим роботи двохтактного каскаду - клас В.

2. Знаходжу потужність, яку повинен віддати каскад в навантаження

P_{вих. каск.}=P_вих./ _t2 (2.17);

P_{вих. каск.}= 0,7 / 0,8 =0,8 Вт;

3. Знаходжу ККД двохтактного каскаду, що працює в режимі класу В

_{вих. каск} = 0,95 _t2р/4 (2.18);

_{вих. каск} = (0,95Ч0,8Ч3,14) / 4 = 0,59;

4. Підбираю тип транзисторів. Для цього визначаю потужність, що розсіюється в колекторному переході кожного транзистора.

Р_к = P_{вих. каск.} (1 - _{вих. каск}) / 2_{вих. каск}(2.19);

Р_к = 0,8(1- 0,59) / 2Ч0,59 = 0,96Вт;

5. Визначаю напругу джерела живлення

Е_к = 0,35 ЧU_кэмах(2.20);

Е_к = 0,35 Ч 60 = 21 В;

6. Знаходжу опір навантаження, що приведене до одного плеча каскаду

R`_n = 0,9Е²_к / 2 P_{вих. каск}(2.21);

R`_n = (0,9Ч21²) / (2 Ч0,8) = 158 Ом;

7. Максимальне значення струму колектора кожного транзистора в робочому режимі

І_{к р. мах} = 0,95 Е_к / R`_n(2.22);

І_{к р. мах} = (0,95 Ч21) / 158 = 0,1 А;

8. В сімействі вихідних статичних характеристик вибраного транзистора, ввімкненого по схемі з загальним емітером, будую навантажувальну пряму, яка проходить через точки А і Б з координатами

І_к=І_крmaxU_КЭ =0 (точка А)

І_к=0, U_КЭ=Е_к (точка Б).

Відмічаємо точки пересікання навантажувальної прямої зі статичними вихідними характеристиками транзистора (точки 1-7). Визначаємо струм бази І _Брmax, відповідний струму колектора І _крmax(значенню струму бази в робочому режимі І _Брmaxвибираємо між значеннями І_Б6 і І_Б7).

Рисунок 4. Навантажувальна пряма в сімействі вихідних статичних характеристик транзисторного каскаду, що працює в режимі класу B

9. Переношу знайдене значення І_{вр мах} на вхідну статичну характеристику транзистора, зняту при U_КЭ?0. Із вказаної точки на вхідній характеристиці опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис і знаходимо значення напруги U_БЭmax- максимальну величину напруги між базою та емітером транзистора в робочому режимі

Рисунок. 5. Визначення U_{бэр мах} за вхідною характеристикою транзистора.

10. Розраховую вхідний опір:

а) одного плеча:

R`_вх= U_{бэр мах} / І_{бр мах ,} (2.23);

R`_вх= 2/ 0,037 = 54 Ом;

б) каскаду в цілому:

R_вх= 4R`_вх., (2.24)

R_вх= 4Ч54 = 216,2 Ом,

11. Знаходжу потужність сигналу на вході каскаду:

P_вх= U_{бэр мах}І_{бэр мах} / 2, (2.25)

P_вх= 2Ч0,037 / 2 = 37 мВт,

12. Визначаю коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю:

К_р = Р_{вих.каск.} / Р_вх , (2.26)

К_р = 4,4 / 0,037 = 118,9,

К_{р [ДБ]} = 10 lgK_p, (2.27)

К_{р [ДБ]} = 10 lg118,9 = 20,75.

13. Знаходжу величини опорів резисторів R1 та R2 в колі подільника напруги. Приймаю струм подільника:

І_д = І_брmах, (2.28)

І_д = 37 мА,

Зазвичай напруга зміщення U_R1, що знімається з резистора R₁,вибирається порядку (0,1…0,2 В):

R₁ = U_R1 / I_д , (2.29)

R₁ = 0,15 / 0,037 = 4 Ом,

R₂ = (E_K - U_R1) / I_Д , (2.30 )

R₂ = (21 - 0,15) / 0,037 = 563 Ом.

Розраховую потужність, що розсіюється на резистори:

P_R1= I²_ДR₁ = 0,05 Вт;

P_R2= I²_ДR₂ = 0,5 Вт;

14. Визначаю коефіцієнт нелінійних спотворень каскаду. Для цього необхідно побудувати скрізь ну динамічну характеристику - графік залежності струму колектора І_квід Е_г еквівалентного генератора вхідного сигналу. Побудову ведемо в такій послідовності:

а) задаємся внутрішнім опором еквівалентного генератора вхідного сигналу

R_И = R_ВХ= 216,2 Ом;

б) користуючись вихідними і вхідними характеристиками транзистора, визначаємо для деяких точок (наприклад 2,4,7) значення

U_КЭ=30В, І_к =1,25А,І_б=0,4А,U_БЭ=2В;

в) оприділяємо величину ЭДС еквівалентного генератора для різних значень U_БЭі І_б, відповідним вибраним точкам (2,4,7), по формулі

Е_г=U_БЭ+І_бЧR_И;

г) по полученим даним в прямокутній системі координат будуємо графік залежності

І_к=f (Е_г);

д) визначивши за графіком максимальне, середнє і мінімальне значення струмів колектора (A,,A), знаходжу амплітудні значення гармонічних складових струму колектора за формулами:

(2.31 )

(2.32 )

(2.33 )

(2.3)

х - коефіцієнт ассиметрії (звичайно х=0,1…0,2);

е) коефіцієнт нелінійних спотворень знаходжу за формулою:

(2.35 );

;

Так, як

,

то розрахунок зроблено правильно, відповідно до виданого завдання.

15. Визначаємо коефіцієнт трансформації вхідного трансформатора.

n₁=U_{2 max}/(0,4…0,8)з_т.вхU_{КЭ max. пред}(2.36 );

n₁=4/0,6Ч0,8Ч10,5=0,79;

де U_{2 max}- напруга на всій вторинній обмотці вхідного трансформатора при максимальній розкачці вихідного каскаду; для двохтактної схеми з загальним емітером

U_{2 max}=2U_{БЭ max}

(U_{БЭ max} - максимальна напруга між базою і емітером транзисторного вихідного каскаду); U_{КЭ maxпред}-максимально допустима напруга між колектором і емітером попереднього каскаду.

U_{2 max}=2U_{БЭ max}(2.37 );

U_{2 max}=2Ч2=4 В;

Получене значення n₁представляє собою відношення числа витків всієї вторинної обмотки вхідного трансформатора до числа витків первинної обмотки.

16. Знаходимо коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора для для одного плеча каскаду.

(2.38 );

;

17. Визначаємо активний опір первинної обмотки вихідного трансформатора (для одного плеча схеми)

rґ₁?0,6Rґ_н(1-з_т.вих)(2.39 );

rґ₁?0,6Ч216,2(1-0,8)=25,94 Ом;

18. Розраховуємо активний опір вторинної обмотки .

r2?0,4Rґн(1-зт.вих)/ зт.вих(2.40 );

r₂?0,6Ч216,2(1-0,8)/ 0,8=25,62 Ом.

19. Знаходимо індуктивність половини первинної обмотки вихідного трансформатора:

(2.41 );

мкГн;

Таблиця 4. Відповідність елементів

№	Рисунок 3	Схема ел. принципова
1	С1	C47
2	С2	C48
3	С3	C50
4	R1	R40
5	R2	R41
6	VT1	VT11
7	VT2	VT12
8	VT3	VT113
9	VT4	VT14
10	BA1	BA1

ВИСНОВОК

На цьому курсовому проектуванні я розрахував приймач, який приймає амплітудно-модульовані сигнали. Так, як вихідна потужність 6 Вт, то приймач є стаціонарний.

В його схемі живлення виконується через мережу. Зв'язок з антеною комбінований . Для зменшення габаритів і маси змішувач виконаний з сумісним гетеродином.

В кінцевому розрахунку двохтактний трансформаторний підсилювач, розраховано вихідний підсилювач низької частоти як видно з розрахунків в приймачі застосований фазоінвертор. Дана кількість ланок підсилення забезпечує потрібний коефіцієнт підсилення. Фазоінвертор перетворює основний сигнал в два протифазні сигнали.

Отже результати моїх розрахунків записані в таблиці №5

Таблиця5

ЛІТЕРАТУРА

Книги:

Один автор

1. Головин О.В. "Радиоприемные устройства" Москва "Высшая школа"1987 р.

2. Бобров "Расчет радиоприйомников", Москва "Радио и школа" 2001 р.

3. Петренко Т.А. Радіоприймальні пристрої. К., Вища школа, 2001 р.

Два автори

1. Экимов В.Д., Павлов "Расчиет радиоприемников", "Связь" 1970 р.

2. Бережнев К.М., Гакман Е. И., "Транзисторы для аппаратуры широкого приминения", Москва "Радио и всязь" 1981 р.

3. Титце Г.К., Шенк Н.Л. "Полупроводниковая схемотехника", Москва "Мир" 1983 р.

Довідникова література

1. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. "Полупроводниковые приемно-усилительные устройства", Киев "Наукова думка" 1981 р.

2. Горюнов Н.Н. "Полупроводниковые приборы - транзисторы", Москва "Связь" 1985 р.

3. Алексеева И.Н. "Справочные материалы по полупроводниковых приборах", Москва "Патриот" 1983 р.

Стандарти

1. ГОСТ 5651 - 82 "Устройства радиоприемные бытовые".

Методичка

1. Методичні рекомендації до курсового поекту Чернівецький політехнічний коледж, 2008 р.

Размещено на Allbest.ru

...