Минимальной стоимости;

1.   минимальной стоимости;

2.   наибольшей величины коэффициента усиления (В) в схеме с общим эмиттером.

Выбираю транзистор КТ315Б т.к. он дешевый и имеет большёй коэффициент усиления.

Таблица№12:

Тип	Тракт	Ikmax,ma	Pkmax, mBt	Ukэ, В	fгр	h21э
КТ315А	УНЧ	100	150	25	100	20÷90
КТ315Б	УННЧ	100	150	20	100	50÷350

1.2.13.Обоснование структурной схемы приёмника по результатам эскизного расчёта.

На основании проведённого мной эскизного расчёта приёмника я составляю его блок-схему с указанием числа каскадов и особенностей каждого тракта.

В этой схеме входная цепь приёмника с магнитной антенной содержит два поддиапазона: поддиапазон километровых волн (ДВ) и поддиапазон гектометровых волн (СВ). Связь контура входной цепи с транзистором преобразователя частоты трансформаторная. Преобразователь частоты (ПЧ) собран по схеме с отдельным гетеродином. Нагрузкой в цепи коллектора служит 4 звена ФСС ПФ1П-2, связь ФСС с выходом смесителя и входом УПЧ индуктивная. Первый каскад УПЧ собран по апериодической схеме, второй широкополосный, одноконтурный с частичным включением контура в цепь коллектора. Диодный детектор собран по последовательной схеме с разделённой нагрузкой. Для автоматической регулировки усиления используется схема АРУ с задержкой включенная в цепь эмиттера УПЧ собранного по апериодической схеме. Каскад УННЧ собран по резистивной схеме с непосредственным включением нагрузки, каскад УНЧ выполнен по безтрансформаторной схеме на одиночной паре комплементарных транзисторов.  

 

 

 

 

 

1.3 Расчётная часть проекта:

1.3.1 Подробный расчёт каскада АД:

Требования, предъявляемые к АД, сводятся к обеспечению следующих качественных показателей:

·     возможно большего коэффициента передачи, который определяется отношением напряжения НЧ на выходе детектора к напряжению ВЧ на его входе;

·     возможно меньших частотных и нелинейных искажений;

·     возможно большего входного напряжения;

·     возможно меньшего ВЧ напряжения на его выходе.

Расчёт детектора сводится к выбору схемы и ее элементов так, чтобы перечисленные требования удовлетворялись наилучшим образом.

Выбираю последовательный полу проводниковый детектор с разделённой нагрузкой, так как он удовлетворяет всем моим заданным требованиям, и обеспечивает регулировку уровня сигнала.

1.   Диоды рекомендуется выбирать исходя из условия:

Rобр>>Rн>>Rпр

Выбираю диод Д9Б, так как у него Rобр>>Rпр.

Определяю сопротивление нагрузки детектора:

Rн=2*Кд*Rвх, где Кд - коэффициент передачи детектора, так как Uвх.д=0,6В, то Кд=0,2÷0,4 выбираю Кд=0,4.

Rвх- входное сопротивление детектора 4,6кОм

 Rн=2*Кд*Rвх=2*0,4*4,6=3,68кОм.

2.   Так как сопротивление нагрузки детектора одного порядка с входным сопротивлением УНЧ, величины сопротивлений R1 и R2 определяю по номограмме 9.18 в учебнике В.Д. Екимова.

Получаю R2=1,6кОм.

Принимаю R2=1.5 кОм из ряда Е6, типа СП3-10М с выключателем.

Определяю R1=Rн-R2=3,68-1,5=2,18кОм.

Принимаю R1=2,2кОм из ряда Е6, типа МЛТ-0,25.

3.   Определяю общее сопротивление нагрузки переменному току:

4.   Определяю общее сопротивление нагрузки постоянному току:

Rн₌=R1+R2=2,2+1,5=3,7кОм

Так как Rн_»/Rн₌=3,12/3,7=0,84>0,8 то нелинейные искажения не будут превышать нормы.

5.   Определяю величину эквивалентной ёмкости, шунтирующей нагрузку детектора:

6.   Определяю величину ёмкости С2, обеспечивающую фильтрацию на промежуточной частоте:

Принимаю С2=6800пФ

7.   Определяю величину ёмкости С1:

С1£Сэ-С2=18532,81-6800=11,732,81пФ

Принимаю С1=6800пФ

8.   Проверяется величина эквивалентной ёмкости:

Сэ’=C1+C2=6800+6800=13600пФ

Так как Сэ’=13600<Сэ=18532,81пФ, то расчёт выполнен правильно.

1.3.2. Подробный расчёт каскада УННЧ:

Для предварительного усиления выбираю резистивный каскад

Исходные данные для расчёта:

1. Полоса усиливаемых частот	Fн-Fв=300-3500Гц
2. Коэффициент частотных искажений на нижней частоте за счёт Сс	Мнс=1,5дб
3. Коэффициент частотных искажений на нижней частоте за счёт Сэ	Мнэ=1,5дб
4. Коэффициент частотных искажений на верхней частоте	Мв=1,5дб
5. Напряжение питания каскада	Ек=6В
6. Температура окружающей среды	T=00С¸+300C
7. Параметры транзистора следующего каскада	Iвх м сл=2мА Uвх м сл=1,5В Rвх Тр сл=4кОм Ксл=20 Fгр мин=300кГц Ск макс=10пФ Rвх об сл=50кОм R1сл=50кОм R2сл=10кОм

1.   Определяю максимальный ток коллектора:

Rкор=0,4*Eк/Iк₀=0,4*Eк/1,5*Iвхмсл=0,4*6/1,5*0,002=800Ом

Iкм=Iвхсл+(Uвхмсл/R2сл)+(Uвхмсл/Rкор)=0,002А+0,8/10000+0,8/800= 0,002А+0,00008А+0,001А=0,00308А=3,08мА

2.   Определяю Ik₀:

Ik₀=(1,05¸1,2)*Ikm=3,234мА¸3,696мА, выбираю 3,5мА

3.   Так как в пункте 1.2.12. я выбрал транзистор КТ315Б, то выписываю его параметры:

Iк макс	bмакс	bмин	Uкэмакс	fгр	Uкэ0	Rмм	Ск
100мА	350	50	30В	100МГц	15В	670 0С/Вт	7пФ

4.   Рассчитываю сопротивления Rэ и Rк:

Rк=0,4*Ек/Iк₀=0,4*6В/3,5мА=685,71Ом

Rэ=0,2*Ек/Iк₀=0,2*6В/3,5мА=342,85Ом

Принимаю

Rк=1кОм по ряду Е24 типа МЛТ- 0,125

Rэ=360Ом по ряду Е24 типа МЛТ- 0,125

5.   Рассчитываю напряжение Uкэ₀:

Uкэ₀=Ек-Iк₀*Rк- Iк₀*Rэ=6В-3,5мА*1000Ом-3,5мА*360Ом=6В-3,5В-1,26В=1,24В

6.   По статическим характеристикам транзистора для значений Uкэ₀ и Iк₀ нахожу методом треугольника:

Uкэ0	Ik0	Iб0	Uбэ0	Rвхоэ
1,24В	3,5мА	0,05мА	0,43В	40Ом

7.   Определяю максимальную и минимальную температуру перехода транзистора:

Тпмакс=Токрмакс + Iк₀*Uкэ₀*Rмм=30⁰С+3,5мА*1,24В*670 ⁰С/Вт= =30⁰С+2,9⁰С=32,9»33⁰С

Тпмин =Токрмин + Iк₀*Uкэ₀*Rмм=0⁰С+3,5мА*1,24В*670 ⁰С/Вт= 0⁰С+2,9⁰С=2,9»3⁰С

8.   Определяю минимальное и максимальное напряжение Uбэ₀, и максимальный ток Iкн:

Uбэ₀макс= Uбэ₀+0,0022*(20-Тпмин)=0,43В+0,0022*(20-3)=0,43+0,0374= =0,4674В

 Uбэ₀мин= Uбэ₀+0,0022*(Тпмакс-20)=0,43В+0,0022*(33-20)=0,43+0,0286=

=0,4586В.

Так как транзистор КТ315Б кремневый то ток Iкн макс определяю по формуле:

Iкнмакс=Iкнс*3^{(Тпмакс-Тс)/10}, где Iкнс= Iкн макс *1,5, а Тс температура при которой указано Iкн макс.

Iкнс= Iкн макс 1,5=3,5мА*1,5=5,25мА

Тс=25⁰С

Iкнмакс=Iкнс*3^{(Тпмакс-Тс)/10}=5, 25*3^(33-25)/10=12,64мА

9.   Определяю R2:

R2=6*Rвхоэ=6*8600=51600Ом

Принимаю R2=51кОм по ряду Е24 типа МЛТ-0.125

10.   Принимаю падение напряжения на Rф равным 1.5 В, тогда:

Ек’=Ек-Urф=6-1,5=4,5В

11.   Определяю сопротивление R1:

R1=R2*[bmin/(bmin+1)*(Ek’-Uбэ₀макс)-Rэ*Iк₀мин] / [(Rэ+R2)*Iк₀мин-

-bмин/(bмин+1)*(Iк₀мин*R2-Uбэ₀макс)] =51000*[50/(50+1)*(4.5-0.4674)-

-360*0.0035]/[(360+51000)*0.0035-50/(50+1)*(0.0035*51000-0.4674)]=

=51000*[0.2431-1.26]/[179.76-0.0055]=-288Ом=288Ом

Принимаю R1=270Ом по ряду Е24 типа МЛТ-0,125

Рассчитываю Iк₀макс и Uкэ₀мин, которые не должны превышать справочные значения:

Iк₀макс=βмакс/(βмакс+1)*[(Ек’*R2-Uбэ₀мин*(R1+R2)+Iкнмакс* *(Rэ*(R1+R2)+R1*R2)]/[Rэ*(R1+R2)+R1*R2/(βмакс+1)]=350/(350+1)*[(4.5*

*51000-0.4586*(270+51000)+0,01264*(360*(270+51000)+270*51000)]/[

360*(270+51000)+270*51000/(350+1)]=350/351*[229500-23512+

+407351,8]/[18457200+39230.7]=0,033А=33,06мА

Uкэ₀мин=Ек-Iк₀макс*Rк-[(βmax+1)*(Iк₀макс-Iкнмакс)*Rэ]/βmax=

=6-0,033*1000-[(350+1)*(0,033-0,01264)*360]/350=6-20,2-[2572,6]/350=

=6-3,3-1,98=0,72В

Так как значения не превышают справочные, то транзистор выбран правильно.

12.   Определяю сопротивление Rк_»:

Rдел сл=R1сл*R2сл/(R1сл+R2сл)=50000*10000/(50000+10000)=8333,33Ом

Rк_»=Rк*Rделсл*RвхТрсл/[Rк*Rделсл+Rк*RвхТрсл+Rделсл*RвхТрсл]=

=1000*8333,33*4000/[1000*8333.33+1000*4000+8333.33*4000]=

=729.92Ом

13.   Определяю ток входа максимальный:

Iвхмакс =Iкм/βмин=33,06мА/50=0,6612мА

14.   Определяю коэффициент усиления:

Uвхм =Uбэм =Iвхмакс*Rвхоэ=0,6612мА*40Ом=0,026В

К=Uвхмсл/Uбэм=0,8В /0,026В=30,76раз»31раз.

15.   Определяю ёмкость конденсатора Сс:

Rвых+Rвхсл=Rк+[RвхТрсл*Rделсл/(RвхТрсл+Rделсл)]=1000+[4000*8333,33/(4000+8333,33)]=1000+2702=3702Ом

 Принимаю Сс=130пФ по ряду Е24

16.   Определяю сопротивления Rдел и Rист:

Принимаю Rк’=3900Ом

Rдел =R1*R2/(R1+R2)=270*51000/(270+51000)=268Ом

Принимаю Rдел =270Ом по ряду Е24 типа МЛТ-0,125

Rист=R’к*Rдел/(R’к+Rдел)=3900*270/(3900+270)=252,5Ом

17.   Определяю величину ёмкости конденсатора Сэ шунтирующего Rэ:

Sэс = (1+βмакс)/(Rист. + Rвхоэ)=(1+350)/(252,5+40)=1,2

Принимаю Сэ=0,56мкФ по ряду Е24

18.   Определяю ёмкость Со и частотные искажения Мв:

Со=Сэдсл<(0,16/fгрмин*Rвхобсл)+Сксл*(1+Ксл)=(0,16/300000*50000)+

+0,00000001*(1+20)»0,00000021Ф»210пФ

 

1.3.3 Распределение между трактами приёмника частотных и нелинейных искажений:

Частотные искажения создаются всеми каскадами приёмника. В каскадах с резонансными контурами (входная цепь, УПЧ) они могут возникать, когда резонансная характеристика контуров недостаточно широкая, за счёт чего крайние частоты спектра принимаемого сигнала будут пропускаться хуже, чем средние. Общую величину частотных искажений ВЧ части приёмника определяют из выражения:

Мобщ,дб=М_прес +М_УПЧ +М_УННЧ+М_УНЧ

Для ДВ:

Мобщ,дб=3дб+6дб+1,5дб+1,5дб=12дб

Для СВ:

Мобщ,дб=2дб+6дб+1,5дб+1,5дб=11дб

Проверяю выполнение условия Мобщ,дб£М:

Для ДВ:

12£12,

Для СВ:

11£12

Условие выполняется для ДВ и для СВ, следовательно, частотные искажения приёмника не выходят за границы заданных частотных искажений.

Причиной нелинейных искажений является нелинейность характеристик усилительных приборов и диодов. Наибольшие нелинейные искажения создаются на детекторе и УНЧ. Общую величину нелинейных искажений определяют из выражения:

К_г.общ=К_г.d+K_г.УНЧ, ориентировочная величина искажений, создаваемых детектором составляет 1-2%, а нелинейные искажения УНЧ 3-5%.

К_г.общ=2%+5%=7%

Проверяю выполнение условия К_г.общ£К_г , где К_г- заданные нелинейные искажения по ТУ

7%£8%, условие выполняется, следовательно, нелинейные искажения приёмника не выходят за границы заданных нелинейных искажений.

1.3.4. Расчёт частотной характеристики УНЧ:

Расчёт АЧХ ведётся путём подставления значений частоты в формулу нормированного коэффициента усиления Y:

, где

Rнч =R¹*Rн / ( R¹+Rн) - сопротивление нагружающее каскад(R¹- приведённое сопротивление одного плеча, Rн - сопротивление динамика);

R¹=250*Um²(В)/P(мВт), где Um-амплитуда напряжения на коллекторе.

Um=ξ*Ек

ω₀=2*π*f-круговая (циклическая) частота.

Um=0,48*6В=2,88В

R¹=250*2,88²/150=13,8Ом

ω₀=2*π*f=2*3,14*f=6,28*f

Rнч =13,8*6/(13,8+6)=82,8/19,8=4,18Ом

составляю таблицу:

Частота f, Гц	Нормированный коэффициент усиления Y
300	0,9687
500	0,9871
700	0,9930
900	0,9958
1100	0,9972
1300	0,9980
1500	0,9985
1700	0,9988
1900	0,9991
2100	0,9992
2300	0,9994
2500	0,9995
2700	0,9995
2900	0,9996
3100	0,9997
3300	0,9997

3500

0,9998

По полученным данным строю частотную характеристику оконечного УНЧ

1.3.5 Переход приёмника на новую элементную базу.

 

В настоящее время, во всем мире для уменьшения массы и габаритов для уменьшения кропотливости монтажных работ в радиоприемниках используют интегральные микросхемы (ИМС). Интегральная микросхема может содержать в себе большое количество элементов, имея в то же время довольно не большие габариты и массу. Современные микросхемы могут содержать в себе собранные каскады радиоприемного устройства, что значительно облегчает проектирование и конструирование радиоприемного устройства.

Заменим и в рассчитанном нами радиоприемнике транзисторные каскады на микросхемы.

Заменим микросхемой К174ХА36А следующие: смеситель, гетеродин, ПЧ, УПЧ, детектор, АРУ, оконечный усилитель ЗЧ рассчитанного нами радиоприемного устройства исходя из следующих соображений. Данная микросхема предназначена для работы в приемном тракте портативных и переносных АМ супергетеродинных преемников ДВ, СВ и КВ с низким напряжением питания и малым потребляемым током. Вместе с навесными элементами микросхема выполняет полную обработку радиосигнала с усилением напряжения ЗЧ.

Цоколевка микросхемы: 1-вход сигнала гетеродина, 2-общий вывод, 3 и 4-вход усилителя сигнала радио частоты (РЧ), 5-подключение индикатора настройки, 6 и 7- вход предварительного усилителя сигнала ЗЧ , 8-выход предварительного усилителя сигнала ЗЧ, 9-общий вывод предварительного усилителя сигнала ЗЧ, 10- плюсовой вход питания, 11-выход детектора, 12- подключение фильтрирующего конденсатора АРУ, 13- подключение преддетекторного LC контура, 14-вход усилителя сигнала ПЧ, 15-подключение блокировочного конденсатора УПЧ, 16-вход смесителя.

ИМС К174ХА36А имеет следующие электрические параметры:

1.   Напряжение питания …………………………………..2¸9В

2.   Потребляемый ток ……………………………………..20мА

3.   Выходное напряжение детектора, не менее ….............100мВ

4.   Максимальная выходная мощность…………………...0,7Вт

5.   Рассеиваемая мощность, не более……………………..1Вт

6.   Температура окружающей среды……………………...-25….+55⁰С

7.   Эффективность АРУ(изминение напряжения на выходе усилителя ЗЧ) не менее, ..………………………………………………6дб

8.   Частота входного сигнала РЧ, не более………………50МГц

Исходя из выше перечисленных параметров микросхемы видно, что она подходит по своим электрическим параметрам в рассчитанный радиоприемник.

 

 

1.3.6 Технико-экономическое обоснование

Спроектированный в процессе курсовой работы радиоприемник имеет следующие технические преимущества: данный радиоприемник собран на отечественных элементах, что обеспечивает быструю находку элемента вышедшего из строя; радиоприемник собран на микросхемах, что увеличивает его срок службы; отечественные элементы меньше западных аналоговых элементов «боятся» скачков напряжения, что удлиняет срок службы радиоприемнику.

Все элементы, которые, используются в РПУ, необходимы, так как без какого-либо элемента схема изменит, свои параметры и на выходе получится искаженный сигнал.

С экономической точки зрения спроектированный радиоприемник имеет следующие преимущества: все элементы, используемые в приемнике отечественные, что значительно снижает стоимость каждого элемента и приемника в целом; так как в приемнике используются отечественные радиодетали то в случае выхода из строя одного из них, поиск нового радио элемента будут легче с точки зрения материальной и физической сторон; в приемнике использованы только самые необходимые элементы, которые нужны для нормальной работы радиоприемника и в схеме не используется ни какого лишнего элемента, т.е. приемник выполнен в оптимальном варианте, что снижает его себестоимость.