Расчёт входной цепи с внешнеёмкостной связью

2. Расчёт входной цепи с внешнеёмкостной связью.

 

Рассчитываемая схема представлена на рис.3. Для начала определим величину ёмкости связи С_­св­. От её величины зависит влияние антенной цепи на входной контур. С увеличением этой ёмкости за счёт большого влияния цепи антенны расширяется полоса пропускания входной цепи, ухудшается избирательность и изменяется настройка контура. Малая ёмкость связи вызывает уменьшение коэффициента передачи входной цепи. С учётом ранее сказанного на КВ диапазоне С_­св­=10..20пФ.

1.Выберем С_­св­=15пФ.

2. Рассчитаем ёмкость контура с учётом влияния антенны с учётом того, что

 разброс С_{­к макс}­¸С_{­к мин}­= (8¸200)пФ: .

3. Далее определим индуктивность катушки контура по формуле: . Выберем L=43 мкГн.

4. Приняв эквивалентную добротность контура Q_­э­=40 найдём необходимую величину собственной добротности контура: Q_­к­=(1,2¸1,25)*Q_­э­= (1,2¸1,25)*40=48¸50.

5.Вычислим сопротивление потерь контура для этого рассчитаем характеристическое сопротивление контура:

. Отсюда вычислим сопротивление потерь:

6. Коэффициент передачи входной цепи при коэффициенте включения m=1:

.

7.Рассчитаем эквивалентную проводимость:

G_­э­=G_­0­+G_­вн­=G_­0­+0,2*(G_­A­+G_­вх­)=0,83+0,2*083=0,25 мСим.

8.Рассчитаем коэффициент включения m =(1-Qэ мах/Qк)Rвх мах*Сэ мin*fс мах/159/Qэ мах =

=(1-40/50)25000*100*10^-12*2.182*10⁶/159*40 = 0.2, где R_­вх­=25кОм (для 1Т310А).

9. Тогда коэффициент передачи входной цепи при m=0.2 будет равен:

, что больше, чем в предварительном расчёте.

10.Проверим ослабление по промежуточной частоте:

11.Найдём коэффициент усиления преселектора: К_­прес­=К_­вц­_­­К²_­урч­=6*1,82²_­­=19,8.

C_­св

С_­п­ L

Рис 3. Входная цепь с внешнеёмкостной связью с антенной.

 3.Расчёт усилителя промежуточной частоты .

Выпишем данные параметров транзистора на промежуточной частоте f_­пр­:

U_­к­=-5В, I_­к­=1мА, S_­0­=Y_­21­=26мА, g_­12­=4,5мкСим ,g_­вх­=0,21мСим, g_­вых­=4,5мкСим, С_­вх­=21пФ, С_­вых­=11,8пФ, С_­к­=5пФ, I_­к0­=5мкА, N_­т­=9,5. Будем полагать, что монтажные ёмкости цепи коллектора и базы, соответственно С_­м1­=С_­м2­=10пФ, равными. Ранее была принята схема с общим эмиттером при нагрузке из двух связанных контуров при максимальной связи. Положим g=1.5, DU_­Rф­=2В и DТ=80°С, тогда расчёт элементов схемы питания УПЧ такой же, как и в УРЧ. Тогда:

. Выберем ­R_­1=270 Ом.

. Выберем R_­3­=1 кОм.

.Выберем R₂=160Ом

Теперь произведём расчёт С_­1­, R_­ф­ и С_­ф­­:

(выбираем 200нФ).

 (выбираем 200Ом).

(выберем 100нФ).

Согласно предварительному расчёту К_­опр­=1032=60,2дБ. Подставим эту величину в формулу расчёта необходимого усиления каскада: =20дБ.

При трёх каскадах УПЧ эквивалентное затухание контуров должно быть:

1. Положив значение возможного относительного изменения входной и выходной ёмкости транзистора b=0.1 определим минимально допустимое отношение эквивалентной ёмкости контура каскада к ёмкости, вносимой в контур транзисторами:

. Предельное затухание контуров определим по формуле:

. Находим коэффициент усиления каскада, учитывая что при трёх каскадах h_­макс­=1,63, по формуле:

, что существенно превышает требуемую величину.

Полагая р_­1­=1 определим эквивалентную ёмкость контура и его индуктивность:

,

. Далее определяем коэф-

фициенты включения контуров: р₁­=1, т.к. L>L_­min­=250мкГн, тогда надо рассчитать только р_­2­:

. На этом расчёт УПЧ закончим.

4.Расчёт преобразователя частоты с пьезомеханическим фильтром

ПФ1П-4-3 и отдельным гетеродином.

+ -

Е_­п­

R_­ф­

R_­1­ С­_­ф­­ ­L_­4 ­ L_­5­

С_­2 ПФ1П-4-3 f_­пр

С_­1­ VT1

R_­2­ R_­3

C_­3­

+ - Е_­­_­п­

от гетеродина

 

Рис.4 Преобразователь частоты с отдельным гетеродином.  

В данном преобразователе рассчитаем только смесительную часть.

1.Определяем параметры транзистора в режиме преобразования частоты:

S_­пр­=0,3S_­max=0,3*30=10 мА/В;

R_­вх.пр­=2R_­11­=0,2*1500=300 Ом;

R_{­вых.пр}­=2R_­22­=2*200*10_­­³=400 кОм;

С_{­вых.пр}­=С_­22­=8 пФ; С_­вх.пр­=С_­11­=70 пФ.

2.Согласование транзистора смесителя с фильтром осуществляем через широкополосный контур. Определим коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением фильтра и выходным сопротивлением транзистора, допустимый из условий обеспечения согласования:

.

3.Определим конструктивное и эквивалентное затухание широкополосного контура:

, где Q_­эш­=20 –добротность широкополосного контура.

4.Определяем характеристическое сопротивление контура, принимая коэффициент включения в цепи коллектора m_­1­=1:

5.Определим коэффициент включения контура со стороны фильтра:

.

6.Эквивалентная ёмкость схемы: .

7.Ёмкость контура: С_­2­=С_­э­-С_{­вых.пр}­=174-70=104 пФ. Выберем С_­2­=100 пФ.

8.Определим действительную эквивалентную ёмкость схемы:

 C_­э^­’=С_­2­+С_{­вых.пр}­=100+70=170 пФ.

9.Индуктивность контура: .

10.Дествительное характеристическое сопротивление:

.

11.Резонансный коэффициент усиления преобразователя:

.

12.Индуктивность катушки связи с фильтром, приняв k_­св­=0,5:

.

13.Рассчитаем С_­2­: .

14.Рассчитаем С_­1­: .

3.Расчёт амплитудного детектора.

L L  C3

C4 VT2

C5

C_­н­

VT1

C6 R_­ВХ

С1 УПЧ

R2

R4 R1  R3

+

E_­П­

-

В детекторе используем тот же транзистор, что и в УПЧ.

1.Определим R_­н­ из условия малого шунтирования следующего каскада:

 R_­н­=(5..10) R_­вхн­=(5..10) кОм.Þ G_­н­=0,2мСм.

2.Рассчитаем крутизну детектора: .

3.Найдём эквивалентное сопротивление нагрузки по переменному току:

, где DU_­k­=4В, DI_­k­=1мА при U_­бэ­=const.

­

ÞR_­н~­=1,1кОм.

4.Определим коэффициент передачи: .

5.Определяем ёмкость нагрузки: .

6.Определим ёмкость С3:

7.Рассчитаем элементы цепи питания. Для этого найдём I_­дел­­=(50..100)I_­к0­=(50..100)*20*10^-6=2 мА.

 и .

8.Вычислим ёмкость С1: .

9.Найдём входное сопротивление: R_­вх­=10r_­11­=10*300=3 кОм и С_­вх­=С_­11­/10=5/10=0,5пФ.

10. Рассчитаем коэффициент включения: . Примем m_­2­=1.

11.Вычислим напряжение на входе УНЧ: U_{­вх унч}­=U_­mд­К_­д­m_­2­=0.4*9*1=3.6В.

На этом расчёт амплитудного детектора закончим.

-Е_­0

.

 
U_­вых    
R3 C3  
R1 R4 R2 VT2 C_­cв R4  
C2 C1 R5 R6 R7 R8  
+E_­0 Рис. 7. Принципиальная схема АРУ транзисторного приёмника. В этом расчёте применим транзистор типа 1Т322А. В соответствии с требуемой требуемой глубиной регулирования будем иметь: ³.

Учитывая, что U_­рмакс­=0,5В и U_{­mвыхмин}­= U_{­выхУПЧ}­=1В, определим требования к усилению в цепи регулирования:  . Следовательно, поставленные к системе АРУ требования можно удовлетворить без дополнительного усиления, полагая, что коэффициент передачи детектор-АРУ должен быть К_­д­³0,8.

Примем сопротивления R_­4­=680Ом и R_­1­=3.5кОм. Тогда для сохранения исходного смещения на базах регулируемых транзисторов найдём силу тока I_­п1­, протекающего через сопротивление R_­4­:

. Приняв U_­R5­=0 и число регулируемых каскадов n=3 найдём R_­2­:

. Выберем R_­2­=4.7 кОм.

Сопротивление нагрузки детектора АРУ R_­3­ вычислим на основании требуемого коэффициента передачи детектора (К_­д­³0,8), предварительно вычислив вспомогательный коэффициент q:  тогда .

Выберем R_­3­=510 Ом, при этом необходимое условие R_­3­£0,2*(R₁+R₂+R₄)=0.2*(3.5+0.68+4.7)=1,78.

 Для определения элементов схемы задержки зададимся R_­8­=2 кОм и найдём:

.

Применим однозвенную структуру фильтра АРУ, при этом сопротивление фильтра будет R_­2­. Постоянную времени фильтра АРУ при помощи следующего выражения, предварительно вычислив параметр М:

При заданной длительности переходного процесса t_­АРУ­=0,5с получим:

 . Ёмкость фильтра должна быть:  . Выберем С_­2=1,5 мкФ. Чтобы обеспечить реализацию однозвенной структуры фильтра АРУ, постоянная времени нагрузки детектора должна быть:

R_­3­C_­3­£0.1R_­2­C_­2­, тогда: . Выберем С_­3­=1,5мкФ.

На этом расчёт курсового проекта закончим.

&

 +1 C1 & Q1  +1 Q1 -1  

R1 R2 Q2 Q3 Q2 -1  Q4

D1 & & D1  D2 Q3 & D2 D3 D3 P_­+­ D4  D4 P_­-­  Q4

R3 R4 C2 R5 S S C3 D1 B/U

VT L S D2 КГ С4  С5 S D3 4 D4 R7 R

R6 R R8 R9 +E S Q R C 1 D  R З Р R Q

Список используемой литературы:

1.Бобров Н.В., Максимов Г.В., Мичурин В.И., Николаев Д.П. «Расчёт радиоприёмников». М.1971г

2.Павлов К.М., Екимов В.Д. «Проектирование радиоприёмных устройств». Из-во «Связь»-1970г.

3.Под общей редакцией Горюнова Н.Н. «Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным микросхемам». М. «Энергия»-1979г.

4.Криницин В.В., Сергеев В.Г. «Методические указания и задания к курсовому проектированию по дисциплине «Приём о обработка сигналов» для студентов IV курса». МГТУ ГА-1994г.