Материалы сайта
Это интересно
Разработка радиоприёмника на ИМС К174ХА2
| | |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. | | | | | | | |[pic] | | | | | |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 frS 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: | | | |[pic] , (1.9) | | | | | |где ?f = 9кГц – расстройка для соседнего канала | | | | | |[pic] | | | | | | | |Sc.к. = 20ln(1) = 0 дБ | | | |1.4.3 Определяем частотные искажения на минимальной кастоте диапазона вносимой | |входной цепью: | | | | | |[pic], (1.10) | | | | | | | |Лист | | | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | | | | | | | | |11 | |Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | | | | | | |где П – полпса пропускания приёмника. | | | | | |[pic] | | | | | | | | | | | |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. | |[pic] | |Рисунок 2.1 Типовая схема включения ИМС К174ХА2 | | | | | |. [pic] | |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: | | | | | |[pic](2.1) | | | | | |Необходимо чтобы полученное значение Qэ было ? Qэ max , где Qэ max – максимально | |допустимое эквивалентное значение добротности контура, равное: | | | |[pic], (2.2) | | | |где Qк – конструктивно выполнимое значение добротности: Qк = 150 | |? – коэффициент шунтирования, который можно принять примерно ? ? 0.5 | | | |[pic] | | | | | | | |Лист | | | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | | | | | | | | |18 | |Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | | | | | | | | |1. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный| |контур. | | | | | |[pic](2.3) | | | | | | | |[pic] (2.4) | | | |2. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный| |контур. | | | | | |[pic] (2.5) | | | | | | | |[pic] | | | |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: | | | |[pic] , (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| | | | | | | | | | | | | |[pic] | | | |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. | | | |[pic] , (2.9) | |Q должно быть ? Qк , где Qк – конструктивная добротность контура; Qк = 250 | | | |[pic] | | | |5. Определяем величину относительной расстройки для частоты соседнего канала: | | | |[pic], (2.10) | | | |где ?f – 9 кГц расстройка для соседнего канала. | | | |[pic] | | | |6. Определяем величину обобщённого затухания: | | | |[pic] (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. | | | |[pic] (2.12) | | | |8. Определяем величину частотных искажений , вносимых Ф.С.С смесителя на краях | |полосы пропускания: | | | |[pic][pic], (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: | |[pic] | | | | | |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: | | | |[pic] , (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 | | | | | |[pic] | | | | | |При выполнении высокочастотной части приёмника на интегральной микросхеме | |реальный коэффициент усиления подсчитывается как: | | | |[pic], (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 | | | | | |[pic] | | | |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: | | | |[pic] | | | | | | | |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: | | | |[pic] (2.16) | | | |[pic], | | | |где Двх.(раз) – динамический диапазон выходных сигналов в разах. | |Двых.(раз) – допустимый динамический диапазон выходных сигналов в разах. | | | |[pic] | | | |[pic] | |2.6.2 Определяем необходимое число регулируемых каскадов: | | | |[pic] , (2.17) | |где ГI(дБ) - реальная глубина регулировки одним каскадом приёмника, принимается | |равной ? 20дБ | | | |[pic] | |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. | |[pic] | |Рисунок 2.6 | | | |Типовая схема включения ИМС К174УН5 изображена на рисунке 2.7. | |[pic] | |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. | | | |[pic], (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 . | | | |[pic] (2.19) | | | |Определяем требуемую амплитуду выходного напряжения: | |[pic], (2.20) | |где Рвых. – требуемая выходная мощность приёмника. | |Rн – активное сопротивление обмотки динамика. | | | |[pic] | | | |Определяем требуемый коэффициент усиления по напряжению для У.З.Ч. | | | | | |[pic], (2.21) | | | | | |где Кзап. – коэффициент запаса равной ? 1.5 – 2 | | | |[pic] | | | | | |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| | | | | | | |[pic] | | | |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 | | | |[pic] | |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: | | | |[pic] (3.2) | | | |3.1.3. Определяем ёмкость связи контура входной цепи с антенной: | | | |[pic] (3.3) | | | |По ГОСТу выбираем Cсв. = 5.1 пФ | | | |3.1.4 Определяем эквивалентную ёмкость связи: | | | | | |[pic] (3.4) | | | | | | | |Лист | | | | | | |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ | | | | | | | | |31 | |Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата| | |