Характеристика предмета «Радиоприемные устройства», взаимосвязь с другими

Вид материала

Реферат

Содержание Порядок расчета смесительного каскада 5.8 Расчет усилителя промежуточной частоты Расчет широкополосного резисторного каскада Расчет широкополосного каскада с одиночным колебательным контуром Рекомендации по выбору напряжения 7. Рекомендации по выбору типов резисторов и I- постоянный ток, текущий через резистор, А; R 7.2 Выбор типа конденсаторов Справочный материал

Подобный материал:

• Радиоприемные устройства, 42.26kb.
• Рабочая программа по дисциплине радиоприемные устройства для специальности 210405 радиосвязь,, 156.18kb.
• Курс лекций по дисциплине: «Электротехнические материалы», 2805.81kb.
• Компьютерные демонстрационные программы как необходимый элемент аудиторной и самостоятельной, 48.43kb.
• Класифікація периферійних пристроїв, призначення, склад, стисла характеристика, 1075.49kb.
• Программа дисциплины "Политические теории устройства общества"  для направления, 171.7kb.
• "Основные устройства эвм, их функции и взаимосвязь в процессе работы. Магистрально, 144.73kb.
• Федеральное агентство по образованию, 789.26kb.
• Методическое письмо «О преподавании предмета «Информатика и информационно-коммуникационные, 1825.26kb.
• Производственная программа предприятий сервиса. Характеристика трудовых ресурсов, занятых, 21.24kb.

Порядок расчета смесительного каскада

1. 
   Выбор режима работы. Для обеспечения режима работы транзистора смесите- льного каскада без отсечки по току и крутизне, рабочую точку следует выбирать на середине квадратичного участка проходной характеристики транзистора 1_К =ф(Uбэ), т.е. на линейном участке характеристики крутизны S = f (Uбэ).
   

В настоящее время в справочниках часто не приводятся статические характерис- тики транзисторов, что затрудняет точное определение тока I_ко и напряжения U_бэ в рабочей точке для обеспечения требуемого режима. Однако приближённо можно принять для смесительного каскада ток в рабочей точке 1_К =0,5-1 мА, что несколько меньше, чем для усилительного режима работы транзистора.

2. Рассчитывают для выбранного режима смесителя параметры транзистора

S_K мА/В; R_BXкОм; Rвых кОм; С_вх, пФ; Свых. пФ [3, § 5.1]. Режим работы полевых транзисторов I_ст0 выбирают из тех же соображений, что и биполярных. Эквивалент-

ные параметры преобразователя частоты заметно отличаются от рассчитанных па- раметров для выбранного режима смесительного каскада и рассчитываются по формулам






При проектировании ПЧ на полевых транзисторах эквивалентные параметры пре- образования определяются по тем же формулам (5.50) если они не указаны в справоч- ных данных. При проектировании IIЧ на ИС малой степени интеграции (например, 224 серии: ИС К2ЖА241, К2ЖА242) эквивалентные параметры преобразования так- же могут быть определены указанным методом, поскольку известны параметры бес- корпусных транзисторов. примененных в них. При использовании ИС средней и большой степени интеграция в справочных данных обычно приводятся параметры преобразовательного каскада, и их надо использовать в дальнейших расчетах.

3. Выбор и расчет цепей связи. Для получения требуемых электрических пара- метров полосовых фильтров сосредоточенной селекции (ФСС) на LC элементах и двухконтурных полосовых фильтров необходимо обеспечить согласование входа и выхода фильтра с выходом смесительного каскада и входом УПЧ.

Если .Квых.пр и .Квх.упч оказываются меньше характеристического сопротивления р ФСС или контура двухконтурного фильтра, то согласование осуществляется цепями связи с коэффициентом включения т1 и тг рассчитываемого ФСС по формулам




фильтра.


При применении в качестве полосового фильтра ПКФ или ЭМФ, согласующей цепью обычно является широкополосный колебательный контур с небольшой эквивалентной добротностью Q₃ < 10-20. Коэффициенты включения т1 и m₂ в этой схеме определяются из условия обеспечения требуемой добротности контура

Из формул (5.53-5.56) видно, что расчет коэффициента включения m1 и тг нельзя про- извести, не зная характеристических сопротивлений ФСС на LC-элементах, колебатель- ных контуров двухконтурного полосового фильтра, а также входного и выходного сопро- тивлений ПКФ или ЭМФ.

Характеристическое сопротивление ФСС рассчитывают по формуле



Характеристическое сопротивление ФСС рассчитывают по формуле



Характеристическое сопротивление контуров двухконтурного полосового фи- льтра или широкополосного согласующего контура рассчитывают по формуле



Величина индуктивности контуров L_K для частоты f_np = 465 кГц может быть принята равной L_K = 100-200 мкГн, для частоты f_пр = 10,7 МГц L_K = 5-10 мкГн.

4. Рассчитывают резонансный коэффициент передачи преобразователя часто- ты. Формула для расчета К_опр зависит от типа ПФ, используемого в качестве наг- рузки в смесительном каскаде ПЧ:

где

5. Рассчитывают параметры ЧСЦ полосового фильтра в схеме ПЧ. Для двух- контурного ПФ [2, § 9.3]:

а) выбирают эквивалентную емкость контуров С₃₁ =С_Э2,:

для fпр = 465 кГц С_э = 500-1000 пФ;

дляfпр = 10,7 МГц С_э < 50 пФ;

Индуктивность контуров должна быть конструктивно выполнимой L_K > 0,05-0,1 мкГн;

б) рассчитывают индуктивность контуров

Индуктивность контуров должна быть конструктивно выполнимой L_s > 0,05-0,1 мкГн;

б) рассчитывают индуктивность контуров



где L_K мкГн; f пр МГц; Сэ пФ.

в) Вычисляют емкость конденсаторов связи



(при критической связи В = 1);

г) рассчитывают характеристическое сопротивление контуров по формуле (5.59);

д) вычисляют емкости конденсаторов контуров, приняв С_м = 5 пФ

С_к1=С_эт -С_выхмр-С_м (5.65)

С_к2=С_э-m₂²-С_вхупч-С_м (5.65)

где Свых п_Р и С_вх упч - выходная емкость ПЧ и входная емкость следующего каскада

УПЧ. Для ФСС на LС элементах:

а) рассчитывают емкости конденсаторов:



Для согласующего контура ПКФ или ЭМФ:

а) выбирают эквивалентную добротность контура Q₃ = 10-20 и его конструктив- ную добротность Q_K- 50;

б) выбирают эквивалентную емкость контура С_э из тех же соображений, что и для двухконтурного полосового фильтра;

в) рассчитывают индуктивность контура L_K по формуле (5.63);

г) рассчитывают характеристическое сопротивление контура рк по формуле (5.59), приняв коэффициент включения т1 = 1

д) рассчитывают емкость конденсатора контура С_к по формуле



где К_св - 0,4-0,5 - коэффициент связи контура со входом ПКФ или ЭМФ;

тг - коэффициент неполного включения ПФ в контур.

6. Проверяют устойчивость работы преобразователя частоты. Работу преобра- зователя частоты считают устойчивой, если выполняется условие К_ощ < К_упр. Если это условие не выполняется и резонансный коэффициент передачи ПЧ К_опр, вычи- сленный по формулам (5.60-5.64) оказывается больше устойчивого коэффициента усиления К_упр, вычисленного по формуле (5.58), то необходимо уменьшить величи- ну К_опр изменением параметров полосового фильтра и согласующего контура и ве- личин коэффициентов связи т1 и тг.

5.8 Расчет усилителя промежуточной частоты

На рис. 16 и 17 приведены схемы широкополосных каскадов УПЧ, применяе- мых при построении тракта УПЧ по принципу сосредоточенной селекции и вклю- чении основного ПФ в каскаде смесителя ПЧ. На рис. 18 приведена схема каскада УПЧ с двухконтурным ПФ, используемого при равномерном распределении об- щей частотной селективности по соседнему каналу а_с между каскадами ПЧ и УПЧ.

Расчет широкополосного резисторного каскада

1. Выбирают режим «А» работы транзистора, рекомендованный справочными данными:
ток коллектора 1_К0 =1-3 мА, U_K = 5 В.

2. Рассчитывают для выбранного режима параметры транзистора: SkmA/B;

R_bx kOm; R_Вых кОм; С_св пФ; С_вых пФ; [3, § 5.1].

3. Рассчитывают устойчивый коэффициент усиления по формуле (4.14), под- ставляя в нее значение f_пр.

4. Вычисляют эквивалентное сопротивление нагрузки R_э из условия обеспече- ния устойчивости работы каскада К_{0 упч} = SRэ < К_{у упч}



где Rвх.сл - входное сопротивление транзистора, следующего каскада (без учета делителя напряжения в цепи его базы), R₃ кОм; Rвых кОм; 1/R4 Mom.

6. Рассчитывают коэффициент усиления каскада

K₀=S_K- R₃ (5.78)

1. 
   Рассчитывают сопротивления резисторов R1, R2, R4 и конденсатора С₂, обеспечивающих режим работы транзистора по постоянному току, по формулам (5.24 - 5.28).
   

8 Рассчитывают емкость разделительного конденсатора









Рисунок 18. Схема резонансного УПЧ с двухконтурным полосовым фильтром


Расчет широкополосного каскада с одиночным колебательным контуром

(рис.17)

1. 
   Производят расчет параметров контура Q₃, L_K, p_K, C_K и L_CB по формулам (5.59, 5.63-5.66, 5.78, 5.79) - аналогично расчету согласующего контура в схеме ПЧ с ПКФ или ЭМФ.
   
2. Выбирают режим работы транзистора исходя из тех же соображений, что и в резисторном каскаде.
   
3. Рассчитывают для выбранного режима параметры транзистора.
   
4. Рассчитывают коэффициенты включения т1 и m₂ УЭ в колебательный контур
   

где Rвхсл - чаще всего является входным сопротивлением детектора AM сигналов.

5. Рассчитывают резонансный коэффициент усиления каскада по формуле (5.23).

6. Рассчитывают устойчивый коэффициент усиления каскада К_у по формуле (11) и проверяют обеспечение условия устойчивости К₀ < К_у. Если это условие не выполняется, то снижают К₀ до величины К_у уменьшением коэффициента включе- ния т1.

7. Рассчитывают сопротивление резисторов R1, R2, R3, и конденсатора Сг,
обеспечивающих режим работы каскада по постоянному току, по формулам (5.24 - 5.28).

Расчет каскада УПЧ с двухконтурным полосовым фильтром производят также, как и каскада с одиночным контуром, учитывая, что его резонансный коэффициент усиления. К₀ надо рассчитывать по формуле (5.61), коэффициенты включения т1 и тг - по формулам (5.53 - 5.54), но в формулы следует подставлять параметры транзисторного УПЧ и нагрузки. Расчет параметров транзистора производят по формулам.


РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ НАПРЯЖЕНИЯ

ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ПРИЕМНИКА

При выборе величины напряжения источника питания для транзисторных приемников надо помнить, что его величина не должна быть больше 0,8 и_доп - максимально допустимого напряжения между входными электродами использу- емых транзисторов (предельно допустимого напряжения, указываемого обычно в справочных данных транзисторов):

Uи ~ 0,8 и_кдоп - для биполярных транзисторов;

Uи ~ 0,8 U₀п.доп - для биполярных транзисторов.

При проектировании радиоприемников на интегральных микросхемах необхо- димо обеспечить неизменность электрических параметров используемых микро- схем, приведенных для определенного питающего напряжения U_и с учетом допусти- мого его изменения ± U_И ~ 0,8и.доп- Исходя из этих соображений следует выбрать напряжение источника питания ИС и радиоприемника.

Номинальные значения некоторых наиболее часто применяемых постоянных напряжений источников питания транзисторов и интегральных микросхем приве- дены в таблице 5.

Таблица 5. Номинальные значения напряжений ИП




7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПОВ РЕЗИСТОРОВ И

КОНДЕНСАТОРОВ

7.1 Выбор типа резисторов

Отечественная промышленность выпускает большое количество постоянных и переменных резисторов различного типа, отличающихся по электрическим пара- метрам, конструктивному оформлению и другим характеристикам [8] и использу- емых в качестве навесных элементов печатных плат.

При учебном проектировании не представляется возможным учитывать все те параметры, по которым следует производить подбор резисторов. Поэтому основ- ными критерием, по которому следует выбирать тип резистора при выполнении курсового проекта, является рассеиваемая им мощность



где I- постоянный ток, текущий через резистор, А;

R - номинальное сопротивление резистора, Ом.

Выбирать резисторы следует с запасом по номинальной рассеиваемой мощности и допустимому предельному напряжению U_npea, но запас по мощности не должен быть больше двойного.




Вычисленная по формуле (5.76) величина Р_расс и рабочее напряжение, выделяю- щееся на резисторе U_раб = I-R, должны быть не более


Промышленность выпускает для использования в радиоприемной и другой радиоэлектронной аппаратуре постоянные резисторы типа МЛТ (метало-плёно- чные, лакированные, теплостойкие) и ОМЛТ (те же МЛТ, но только повышенной надежности). Пределы номинальных значений сопротивлений постоянных резис- торов этого типа приведены в таблице 6.

1 —i 1 ; i i

Резисторы выпускаются согласно ряду номинальных значений сопротивлений, приведенных в таблице 7.


Таблица 7. Ряд номинальных значений сопротивлений

7.

Необходимый номинал сопротивления резистора определяется умножением указанного числа ряда каждой декады на 10" , где п -целое положительное или отрицательное число. Например, надо выбрать постоянный резистор с сопротив- лением 1,53 кОм, рассеиваемой мощностью 0,05 Вт и точностью 5 %. Согласно табл.6, подходящим является резистор типа МЛТ 0,125 Вт - 1,5.10³ Ом ± 5 %.

В качестве мощных постоянных низкоомных резисторов могут применяться проволочные резисторы типа С5-16Т с большой мощностью рассеяния, до 10 Вт, в интервале температур -60г +100 С⁰. Номиналы сопротивлений резисторов выбира- ют согласно ряду значений, приведенных в таблице 6.

Переменные резисторы применяются в радиоприемниках в цепях регулировки усиления, громкости, тембра и других цепях. Переменные резисторы различаются по конструктивному оформлению и имеют различную зависимость сопротивления от положения подвижного контакта: линейную (тип А), логарифмическую (тип В), обратную логарифмическую (тип Б). В цепях регулировки усиления используют резисторы типа А, в регуляторах громкости -резисторы типа В, в регуляторах тем- бра - резисторы типа Б.

Отечественной промышленностью выпускаются переменные непроволочные резисторы без стопорения и со стопорением оси типа СПЗ-9а, б, г, СПЗ-6, СПЗ-16, СП4-1, СП4-2, СП2-1, а также для навесного и печатного монтажа: СП4-1,СПЗ-13, СПЗ-16. Параметры некоторых переменных непроволочных резисторов приведены в табл.8.

Переменные резисторы следует выбирать с двойным запасом по мощности рас- сеяния согласно ряду номинальных значений сопротивлений, приведенных в табл. 9. Необходимый номинал сопротивления определяют так же, как и для постоянных резисторов.

В перечне элементов необходимо указать полное условное обозначение резисторто- ров: тип, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допустимое откло- нение сопротивления в процентах. Для переменных резисторов надо указывать так- же функциональную характеристику (А, Б, В).

Например, резистор постоянный МЛТ 0,5 Вт - 10 кОм ± 5 %; резистор перемен- ный СПЗ-9а 0,5 Вт - 470 Ом ± 20 %.






7.2 Выбор типа конденсаторов

В радиоприемной аппаратуре конденсаторы используют в частотно – селекти- вных цепях радиотракта, цепях межкаскадных связей, цепях источников питания в качестве фильтрующих. Они могут быть низкочастотными и высокочастотны- ми, низковольтными и высоковольтными и отличаются по характеру изменения емкости (постоянные, переменные, подстроенные), по типу диэлектрика и конст- рукции а также по величине номинальной емкости и должны быть пригодны для навесного монтажа в печатных платах [9].

Конденсаторы постоянной емкости выпускают с номинальными емкостями и допустимыми отклонениями, указанными в табл. 10.



Необходимый номинал емкости конденсатора определяется умножением на 10" , где п -целое положительное или отрицательное число.

По типу диэлектрика конденсаторы постоянной емкости выпускаются кера- мические, слюдяные, бумажные и металлобумажные.

Керамические радиочастотные конденсаторы с малыми потерями применя- ют в частотно-селективных цепях, цепях межкаскадной связи, в качестве бло- кировочных и шунтирующих, для термокомпенсации и в качестве фильтрую- щих в цепях источников питания. К этой группе керамических конденсаторов относятся дисковые и трубчатые конденсаторы типа КД и КТ, пластинчатые квадратные типа К10-7В, монолитные типа КТ и др. Слюдяные конденсаторы типа КСО, КСГ и CIM со слюдяным диэлектриком имеют малые потери, вы- сокое пробивное напряжение и сопротивление изоляции и применяются на высоких частотах.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы типа БМ, К40П, МБМ, МБМЦ с бумажным диэлектриком имеют сравнительно большие потери и применяют- ся на низких частотах.


Пленочные конденсаторы (с диэлектриком из синтетических пленок) типа ПМ, К70, МПГО, ФТ, К72П6 и др. с малыми потерями применяются в цепях высокой частоты. Емкости конденсаторов от 0,1 мкФ и выше с бумажным и пленочным диэлектриком в прямоугольных корпусах выбираются в соответ- ствии с рядом поминальных значений, см. табл. 11.





В таблице 12 приведены некоторые типы керамических и слюдяных конден- саторов.






Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) предназначены для плавного изме- нения в определенных пределах частоты настройки колебательных контуров тракта преселектора радиоприемников. Наибольшее распространение получили КПЕ с во- здушным и твердым диэлектриком, равномерно изменяющие частоту контура по диапазону, а также среднелинейные, у которых процентное изменение емкости, приходящееся на градус поворота оси, остается постоянным,


В радиовещательных приемниках различных классов используют одинар- ные, спаренные (два конденсатора на одной оси) и строенные КПЕ с воздуш- ным диэлектриком.


В табл. 13 приведены параметры некоторых типов КПЕ, используемых в радиовещательных приемниках.






Электролитические конденсаторы разделяются на полярные, работающие только в цепях с постоянным и пульсирующим напряжением, и неполярные, предназна- ченные для работы в цепях переменного тока.

Наибольшее распространение получили электролитические алюминиевые кон- денсаторы типа К50-ЗА, К50-ЗБ, К50-6 и оксидо -полупроводниковые конденсаторы типа К53, параметры некоторых из них приведены в таблице 14.

В перечне элементов обязательно указать тип конденсатора, его номинальную емкость, рабочее напряжение и допустимое отклонение емкости в процентах.

Примеры: конденсатор электролитический К503В-50В, - 10 мкФ; конденсатор построечный КПК-1-50В, - 2/7 пФ.


Подстроечные конденсаторы применяет для точной установки частоты настрой- ки колебательных контуров. Подстроенные конденсаторы выпускают дисковые, пластинчатые и цилиндрические. Наибольшее распространение получили дисковые керамические подстроенные конденсаторы, параметры которых приведены в таблице 14.






СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ






1.1 Выбор транзисторов тракта высокой частоты и расчет их параметров.

1.2 Для высокочастотного тракта приемника выбираются транзисторы, имеющие

коэффициент частотного использования






т.к. при а<0,3 параметры транзисторов практически не зависят от частоты. Все каскады тракта высокой частоты (УРЧ, преобразователь, УПЧ) собираются на одном и том же типе транзистора. Тип транзистора произвольно выбирается из таблицы 1.2. Выбирается транзистор ГТ310А, параметры которого приведены в таблице 1.2