Курсовой ПИОС1 - Миша

Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.Содержание

Введение........................................................................................................................................….… 2

1 Предварительный расчет РПУ…………………………………………………..……….......….… 3

1.1 Выбор структуры РПУ…………………………………………………………………………. 3

1.2 Определение поддиапазонов рабочих частот………………………………………………… 4

1.3 Расчет антенны………………………………………………………………………………….. 6

1.4 Расчет основной полосы пропускания………………………………………………………... 8

1.5 Расчет коэффициента усиления и шума………………………………………………………. 9

1.6 Выбор промежуточной частоты……………………………………………………………….. 10

1.7 Расчет добротности контуров и оценка избирательности…………………………………… 11

1.8 Выбор элементной базы………………………………………………………………………... 14

2 Расчет узлов РПУ………………………...................................................................................….… 16

2.1 Расчет входной цепи…………………………………………………………............……….… 16

2.2 Расчет усилителя радиочастоты…………………………………………………………..…… 17

2.3 Применение микросхемы К174ХА36А………………………….………………………….… 21

2.3.1 Состав и назначение микросхемы……………………………………………………….. 21

2.3.2 Основные электрические параметры……………………………………………………. 21

2.3.3 Работа микросхемы……………………………………………………………………….. 21

2.4 Выбор фильтра основной селекции………………………………………………………...…. 22

2.5 Расчет автоматической регулировки усиления………………………………………………. 23

2.6 Усилитель звуковой частоты…………………………………………………………...……… 23

2.7 Расчет схемы регулятора громкости…………...……………………………………………… 24

2.8 Гетеродин……………………………………………………………………………………….. 25

2.9 Расчет цепи питания варикапов……………………………………………………………….. 26

3 Расчет параметров приемника………………………………....................…………......…………. 27

3.1 Расчет коэффициента шума……………………………………………………………………. 27

3.2 Расчет коэффициента усиления………………………………………………………………... 27

3.3 Расчет неравномерности АЧХ…………………………………………………………………. 28

Заключение……………………………………………………………………………………………. 29

Приложение А(обязательное) Принципиальная электрическая схема ТПЖА 210403.06 ЭС.….. 30

Приложение Б(обязательное) Перечень элементов ТПЖА 210403.06 ПЭ…………………. 32

Приложение В(справочное) Справочные сведения ТПЖА 210403.06 ПЗ………………………... 36

Приложение Г(справочное) Библиографический список………………………………………….. 42

ТПЖА.210403.06 ПЗИзм

юЛист N докум. Подп. Дата

Разраб. КурбатоваРазработка

радиовещательногоАМ-приемника

Лит. Лист Листов

Пров. Ефимов 1 42

ЗС-41Н.контр.

Утв.

Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

ВведениеРадиоприемное устройство (РПУ) предназначено для выделения полезных сигналов из

принимаемого радиоизлучения и преобразования его в вид, обеспечивающий использование содержащейся в них информации. Радиоприемное устройство является важнейшей составной частью всех радиосистем, в том числе радиосвязи, радиовещания и телевидения, относящихся по информационному назначению классу систем передачи информации из одних пунктов пространства в другие. Любая радиоприемная аппаратура имеет в своем составе радиоприемное устройство (радиоприемный тракт).

В общем случае радиоприемное устройство состоит из принимаемой антенны, радиоприемника и воспроизводящего (оконечного, выходного) устройства.

В зависимости от признаков, положенных в основу, существуют различные классификации РПУ. По основному функциональному назначению РПУ делят на профессиональные и вещательные. К профессиональным приемникам относятся связные, телевизионные, телеметрические, РПУ телеуправления. Вещательные приемники обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания. Их массовое производство и необходимость относительной дешевизны обуславливают относительно простые технические решения. Профессиональные РПУ отличаются большей сложностью и стоимостью.

Стремительное развитие микроэлектронной цифровой техники и аналого-цифровой элементной базы и появление новых компонентов изменило радиоприемный тракт в тех его частях, которые традиционно выполнялись исключительно с применением аналоговых решений, открыло путь к изменению архитектуры приемного тракта. Происходит внедрение цифровой обработки сигнала в узлы, ранее считавшиеся чисто аналоговыми, и приближение ЦОС к антенне. Широко применяются современные интегральные микросхемы, позволяющие значительно уменьшить размеры РПУ.

При проектировании и расчете РПУ учитывается целый ряд требований, обуславливающих качество работы. Качественные показатели РПУ определяются областью применения, условиями эксплуатации, а также электрическими, конструктивно-эксплуатационными и производственно-экономическими характеристиками. К основным показателям относятся следующие: чувствительность, избирательность (селективность), полоса пропускания, стабильность параметров, надежность, уровень искажений принимаемого сигнала.

В курсовой работе необходимо разработать радиовещательный приемник сигналов с амплитудной модуляцией с заданными электрическими характеристиками и параметрами.

ТПЖА.210403.06 ПЗЛист

2Изм

.Лист N докум. Подп. Дата

Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

1 Предварительный расчет РПУ1.1 Выбор структуры РПУПо заданию необходимо обеспечить высокую чувствительность и хорошую избирательность

по зеркальному, соседнему и побочным каналам, поэтому приемник построен по супергетеродинной схеме.

Структурная схема приемника приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема приемника

В структурной схеме /рисунок 1/ обозначены:WA – антенна.Z1 – ВЦ, входная цепьA1 – УРЧ, усилитель радиочастотыZ2 – ВК, входной контур усилителя радиочастотыU1 – См, смесительG1 – гетеродинA2 – УПЧ, усилитель промежуточной частотыZ4 – ФОС, фильтр основной селекцииU2 – Ам.Д, амплитудный детекторZ5 – АРУ, автоматическая регулировка усилителяAA1 – УНЧ, усилитель низкой частотыBA – динамик

Супергетеродинная схема построения РПУ в настоящее время является наиболее совершенной и распространенной.

Входная цепь (ВЦ) предназначена для предварительного выделения принимаемого сигнала из всей совокупности сигналов, поступающих в антенну, и для передачи энергии полезного сигнала к входу каскада с наименьшими потерями и искажениями. Она должна обеспечивать главным образом фильтрацию помех на частотах побочных каналов приема, а также интенсивных по уровню помех.

Усилитель радиочастоты (УРЧ) представляет собой резонансный усилитель. Его основным назначением является обеспечение требуемой избирательности по зеркальному каналу. УРЧ должен обеспечить необходимое напряжение на входе преобразователя и подавление помех, включая помехи на зеркальных и побочных частотах.

На преобразователь частоты подается сигнал с выхода УРЧ и сигнал гетеродина. Он осуществляет перенос спектра радиосигнала на промежуточную частоту.

В качестве фильтра основной селекции используется кварцевый фильтр, так как они обладают высокой добротностью и стабильностью частоты настройки. Кроме того, они обладают необходимой совместимостью с микросхемами.

Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) обеспечивает усиление принимаемого сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы демодулятора, а также формирует АЧХ линейного


3Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

усилительно-преобразовательного тракта, определяющего его избирательность по соседнему каналу.

Детектор сигнала преобразует спектр модулированного радиосигнала в спектр частот модуляции.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) предназначен для усиления сигнала звуковой частоты до уровня, установленного в задании.

1.2 Определение поддиапазонов рабочих частотШирина рабочего диапазона оценивается крайними частотами: МГц,

МГц.Коэффициент перекрытия диапазона по частоте:

;

.

При настройке контуров варикапами и варикондами kД.макс =1,4÷1,6. Т.к. , то

общий диапазон рабочих частот не нужно разбивать на ряд поддиапазонов.


4Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

1.3 Расчет основной полосы пропусканияШирина полосы пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника

определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика корреспондента, а также нестабильностью частоты передатчика корреспондента и гетеродина приемника.

Необходимая ширина полосы частот передатчика зависит от вида передачи и модуляции. При двухполосной амплитудной модуляции:

,где - верхняя (максимальная) частота модуляции.

кГц.Полоса пропускания тракта основной селекции определяется выражением:

,где - ширина спектра сигнала;

- суммарная погрешность установки частоты; - погрешность установки частоты сигнала в передатчике; - погрешность настройки приемника; - изменение частоты сигнала за счет эффекта Доплера, так как данный приемник

неподвижный ; - погрешность настройки частоты гетеродина.

В данном приемнике основную погрешность установки частоты вносит погрешность гетеродина, поэтому можно считать:

.В приемнике используется разностное преобразование с верхней настройкой гетеродина, т.е.

.Выберем предварительно промежуточную частоту. Для АМ-приемников используется

частота 465 кГц.;

МГц.По заданию стабильность частоты гетеродина :

;

;

Гц.

Гц.

1.4 Расчет коэффициентов усиления и шума РПУДопустимый коэффициент шума следует вычислить из условия:

,

где - постоянная Больцмана;

К – абсолютная комнатная температура; - эквивалентная шумовая температура антенны.

,где , , - значения шумовой температуры, связанные с попаданием в антенну

соответственно космических шумов, шумов атмосферы и теплового шума Земли.


5Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

Рисунок 2 – Зависимость шумовой температуры приемной антенны от частоты: 1 – максимальная; 2 – минимальная.

По графику определяем шумовую температуру антенны: К.

Гц - шумовая полоса тракта основной селекции; - сопротивление излучения антенны; - отношение С/Ш на входе приемника.

,

где - отношение С/Ш на выходе приемника. Отношение сигнал/шум на выходе ограничивается в технической документации и равно для АМ-тракта 20 дБ:

дБ ( ); - максимальный коэффициент модуляции несущей;

- для синусоидального сигнала; - полоса пропускания УЗЧ;

кГц.

( дБ).

( дБ).

Общий коэффициент усиления:.

Для радиовещательного приемника:

,

где Вт – мощность на выходе; Ом – сопротивление нагрузки;

- коэффициент запаса;

,

дБ.Коэффициент усиления линейного тракта:

,

где В – напряжение на входе детектора;


6Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

;

дБ.

1.5 Выбор промежуточной частотыПравильный выбор промежуточной частоты позволяет получить высокие показатели

качества приемника. При выборе промежуточной частоты приемника. При выборе промежуточной частоты приемника необходимо обеспечить выполнение следующих условий. Промежуточная частота должна:

Быть вне диапазона рабочих частот приемника. В многодиапазонных приемниках с этой целью иногда приходиться брать два и более значений промежуточной частоты, каждое для группы соседних диапазонов;

Обеспечивать заданное ослабление зеркального канала; Обеспечивать получение необходимой полосы пропускания приемника; Быть достаточно низкой, чтобы обеспечить необходимое устойчивое усиление приемника

при наиболее простых и дешевых электронных приборах и избирательных системах; Промежуточная частота может быть выбрана любая, но желательно чтобы она имела одну

из стандартных величин. Значение промежуточной частоты и допустимого отклонения от нее согласно ГОСТ 5651-89 выбирается из ряда ( ), ( , ( ), (

), ( ), ( ) МГц.Промежуточная частота приемника не должна выбираться в диапазоне рабочих частот

мощных радиостанций, так как это уменьшает возможность приема помехи по каналу прямого прохождения промежуточной частоты.

Промежуточная частота приемника не должна выбираться в диапазоне рабочих частот мощных радиостанций, так как это уменьшает возможность приема помехи по каналу прямого прохождения промежуточной частоты.

Для диапазона КВ и АМ-сигнала выбираем промежуточную частоту из стандартного ряда: кГц.

Проверяем условие обеспечения требуемой избирательности по зеркальному каналу:.

Конструктивная добротность в диапазоне КВ не превышает 200. Выбираем .Частота настройки контура МГц.Заданная избирательность по зеркальному каналу: дБ ( ).Эквивалентная добротность определяется из соотношения:

;.

В преселекторе используется два контура : одноконтурное входное устройство и однокаскадное УРЧ.

кГц.

Проверяем условие обеспечения на выходе детектора достаточной фильтрации ПЧ:,

кГц., .

Все неравенства выполняются, следовательно, выбранная промежуточная частота удовлетворяет всем условиям.


7Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

1.6 Расчет добротности контуров и оценка избирательностиОпределение эквивалентной добротности.Определение эквивалентной добротности и числа контуров производим по заданной

избирательности по зеркальному каналу (ЗК) на максимальной частоте диапазона и по ослаблению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) на краях полосы пропускания на минимальной частоте диапазона (наихудший случай). Для этого условно зададимся ослаблением на краях полосы пропускания дБ ( ).

Необходимая добротность контура, обеспечивающая заданное ослабление на краях полосы пропускания:

,

где n – число контуров, n = 2;П – полоса пропускания входной цепи.

,где - конструктивное затухание контура;

;

МГц.

,

где - конструктивная добротность, ;

.

кГц.

.

Необходимая добротность контура, обеспечивающая избирательность по зеркальному каналу:

,

где ;

МГц;

- избирательность по зеркальному каналу, дБ ( );

.

Определяем добротность на максимальной частоте:.

Исходя из того, что согласование транзистора с контуром будет происходить на максимальной частоте, определяется эквивалентная добротность контура на нижней частоте:

;


8Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

,

где , - входное сопротивление электронного прибора на максимальной и минимальной частотах диапазона;

- эквивалентное затухание контура на верхней частоте дипизона; - эквивалентное затухание контура на нижней частоте дипизона;

;

.

Должны выполняться условия:;

.В результате расчета получились следующие значения:

;.

Выбираем эквивалентную добротность:.

При данной добротности контур обеспечит одновременно заданное ослабление на краях полосы пропускания и избирательность по зеркальному каналу лучше заданной.

Оценка избирательности.Вычислим вспомогательные коэффициенты при расстройке кГц.

;

;

;

.

;

;

,

.

Зеркальные частоты:;.

МГц;

МГц.Избирательность по зеркальному каналу:

;


9Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

;

( дБ).

( дБ).

дБ дБ дБ. Следовательно, исходные данные по избирательности по зеркальному каналу выполняются.

Избирательность по соседнему каналу:

;

( дБ).

;

( дБ).

Ослабление на краях полосы:

;

;

( дБ).

( дБ).

дБ < дБ < дБ. Следовательно, обеспечивается заданное ослабление на краях полосы пропускания.

Избирательность на промежуточной частоте (рассчитывается на минимальной частоте при соответствующей эквивалентной добротности):

;

( дБ).

1.8 Выбор элементной базыПреселектор состоит из входной цепи и УРЧ.В качестве перестраиваемого элемента в предварительном расчете выбрана сборка из двух

кремниевых планарных варикапов с общим катодом BB212 производства фирмы “PHILIPS”.УРЧ должны иметь контуры с переменной настройкой. Контуры в УРЧ аналогичны контуру

входной цепи и выполняются на тех же элементах. УРЧ будет выполняться на полевом транзисторе, так как при этом реализуются их преимущества: малый коэффициент шума, большое входное сопротивление, высокая линейность усиления.

Тракт промежуточной частоты представляет собой преобразователь частоты, фильтр основной селекции, усилитель промежуточной частоты. Эти устройства в настоящее время выполняются в виде интегральных микросхем, что значительно уменьшает габариты и упрощает схему. Интегральные микросхемы нашли широкое применение в современной радиоэлектронной аппаратуре бытового, промышленного и специального назначения.

Выберем многофункциональное аналоговое устройство микросхему К174ХА36А – АМ-радиоприемник. Данная микросхема включает в себя: смеситель, УПЧ, амплитудный детектор, встроенная АРУ, предварительный усилитель низкой частоты (ПУНЧ).


10Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

Низкочастотный тракт радиоприемников обычно состоит из одного или нескольких каскадов усилителя низкой частоты (УНЧ). Число каскадов УНЧ определяется усилением, которое должен обеспечить этот тракт.

Усилители мощности в большинстве своем выполняются по трансформаторной схеме, однако применение трансформатора в выходной цепи усилительного элемента приводит к увеличению линейных и нелинейных искажений, также в трансформаторе теряется часть мощности сигнала, что уменьшает КПД каскада, трансформаторы громоздки. Поэтому широко распространены бестрансформаторные транзисторные каскады, особенно в связи с реализацией таких каскадов по интегральной технологии.

Таким образом, для уменьшения габаритов, упрощения схемы можно выполнить тракт УЗЧ на интегральной микросхеме. В данном случае будет использоваться усилитель звуковой частоты – микросхема КР174УН34.

КР174УН34 – интегральная схема (ИС) двухканального выходного усилителя мощности звуковой частоты. Усилитель предназначен для монофонической и стереофонической малогабаритной аудио- и радиоаппаратуры с максимальной выходной мощностью до 2 Вт.


11Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

2 Расчет узлов РПУ2.1 Расчет входной цепиВходной цепью называется часть радиоприемника, стоящая между антенной и первым

каскадом приемника (в нашем случае, УРЧ).Основным назначением входной цепи является передача полезного сигнала от антенны ко

входу первого каскада приемника и предварительная фильтрация помех на частотах побочных каналов приема, а также интенсивных по уровню помех. Вместе с УРЧ она обеспечивает заданную избирательность по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты.

К входным цепям предъявляются следующие требования:- Входная цепь должна передать возможно большее напряжение на вход первого каскада;- Входная цепь должна обеспечить ослабление всех мешающих сигналов , в том числе

помехи, проходящей по зеркальному каналу, помехи на частоте, равной промежуточной, и на частоте соседнего канала. Для уменьшения перекрестных искажений входная цепь должна обеспечить ослабление мешающих сигналов большой амплитуды;

- Входная цепь должна обеспечивать перекрытие заданного диапазона частот;- Изменение параметров антенны и входных параметров первого каскада не должно

вызывать превышающих норму изменений качественных показателей. Это накладывает требования на выбор способа связи с антенной и входом первого каскада и на ее величину.

- Входная цепь должна пропускать спектр частот принимаемого радиосигнала с неравномерностью не больше заданной нормы.

Рисунок 3 – Схема входной цепи

Исходные данные:Эквивалентная ёмкость контура: ;Сопротивление УРЧ: 250 Ом;Волновое сопротивление фидера: 50 Ом ;Рабочая частота: 7,2 МГц ;Полоса пропускания: 14155 Гц ;Добротность контура: 124;

Требуется определить: коэффициент передачи по напряжению Квц;коэффициент включения фидера m1.

Расчёт:

Определяем резонансное сопротивление контура:

Ом

Резонансное сопротивление с учётом влияния входного сопротивления УРЧ:

Ом

Коэффициент передачи входной цепи при согласовании


12Изм


Сэ

Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

Оптимальный коэффициент включения фидера, обеспечивающий согласование

Индуктивность контура мкГн

Проверяется полоса пропускания

Гц

Рассчитаем на крайних частотах диапазона:

для МГц: пФ

для МГц: пФ

пФВыберем постоянную ёмкость равную 240 пФ и варикап КВ128А.Описание КВ128А:

КВ128АВарикапы кремниевые, эпитаксиально-планарные, подстроенные. Предназначены для

применения в УКВ блоках автомобильных приемников и магнитол. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Маркируются красной точкой на корпусе у положительного вывода.

Масса варикапа не более 0,04 г.Электрические параметрыОбщая емкость при Uобр=1 В, f= 1…10 МГц... 22...28 пФКоэффициент перекрытия по емкостипри Uобр = 1...9 В, не менее.............................. 1,9Температурный коэффициент емкостипри Uобр = 4 В, не более................................... 8- 10-4 1/0СДобротность при CВ = 20 пФ, f= 50 МГц,не менее............................................................. 300Постоянный обратный ток при Uобр = 10 В,не более:T <= 25 X................................................... 0,05 мкАТ= +100 X................................................. 5 мкАПредельные эксплуатационные данныеПостоянное обратное напряжение................... 12 ВТемпература окружающей среды..................... -60...+100 0CГрафик зависимости ёмкости представлен на рисунке 4.


13Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

Рисунок 4 – зависимость ёмкости варикапа от обратного напряженияВыберем участок от 8 до 13 пФ. Обратное напряжение будем менять примерно от 8

до 6 В.

2.2 Расчет усилителя радиочастотыТребования, предъявляемые к усилителям радиочастоты, по ряду параметров аналогичны

требованиям к входным цепям, а именно: подавление помех, включая помехи зеркальной и промежуточной частоты; необходимый коэффициент усиления; перекрытие диапазона рабочих частот; установленная неравномерность АЧХ в заданной полосе пропускания.При этом желательно иметь минимально возможное изменение коэффициента усиления в

диапазоне рабочих частот, а также сопряжение частот настройки контуров ВЦ и УРЧ. Вследствие применения активного элемента добавляются требования по динамическому диапазону и устойчивости усилителя.

В нашем случае используется однокаскадный УРЧ. Он представляет собой одноконтурный апериодический усилитель, выполненный на БТ по схеме с ОЭ.

Схема УРЧ приведена на рисунке

Рисунок 4 – Схема апериодического усилителя

В УРЧ используется полевой транзистор КТ315А.Параметры транзистора КП307Б: S = 114 мА/В – крутизна характеристики транзистора; Ск=7 пФ – емкость коллектора; fгр=250 МГц – граничная частота; Pкмакс = 150 мВт – максимально допустимая мощность коллектора; Iк макс =0,1 А – максимально допустимый ток коллектора; Eк =9 В; Ik = 5 мА.


14Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

кОм, кОм.Определим максимальный коэффициент усиления:

Определим эквивалентное сопротивление нагрузки, исходя из условия получения максимального коэффициента усиления, считая его равным максимальному устойчивому коэффициенту усиления резонансного усилителя:

Ом

Величина сопротивления в цепи коллектора:

см;

Ом .Реальное эквивалентное сопротивление:

Ом.Коэффициент усиления усилителя:

.Задавшись величиной напряжения Еэ' = 1,2 В, определяем сопротивления термокомпенсации:

кОм.

Для оценки стабильности схемы введен коэффициент нестабильности V, который находится обычно в пределах 1,5 ÷ 4. Выберем для нашего случая V=2.

Ом,

Ом.

Емкость в цепи эмиттера:

Принимаем большее номинальное значение нФ.Определяем:

;

Ом

2.3 Применение микросхемы К174ХА36А2.3.1 Состав и назначение микросхемыМикросхема К174ХА36А является многофункциональной интегральной микросхемой,

используемой для построения радиовещательного АМ-приемника с низким напряжением питания. Микросхема включает в себя:

смеситель; гетеродин; усилитель промежуточной частоты; усилитель высокой частоты;


15Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

автоматическую регулировку усиления; амплитудный детектор; предварительный усилитель низкой частоты.

2.3.2 Основные электрические параметры:Основные электрические параметры при температуре 25°C и диапазоне напряжений питания

для К174ХА36А от 2 В до 9 В, частота входного сигнала внешнего гетеродина 0,605…27,5МГц. Электрические параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные электрические параметры микросхем К174ХА36А

Параметр

НормаК174ХА36Ане

болеене

менееВыходное напряжение детектора, мВ 100 -Ток потребления покоя, мА - 10.0Ток потребления при предельно допустимом напряжении входного сигнала, мА

- 20

Ток индикатора настройки, мА (без подачи входного напряжения)

0.4 2.4

Ток индикатора настройки, мкА (при входном напряжении 200 мВ)

- 10

Коэффициент усиления УЗЧ 7 3Отношение сигнал-шум на выходе УЗЧ, дБ (на частоте 1 МГц, на частоте 27,5 МГц)

20 -

Действие автоматической регулировки усиления (изменение напряжения на выходе УЗЧ), дБ

минус 6 6

Коэффициент гармоник, % (при входном напряжении 10 мВ) - 3Коэффициент гармоник, % (при входном напряжении 200 мВ)

- 10

Минимальное напряжение входного сигнала при С/Ш не менее 20 дБ, мкВ

- 10

Максимальное напряжение входного сигнала, мВ 200 -Напряжение входного сигнала внешнего гетеродина, мВ 300 200Входное сопротивление, кОм - 3Сопротивление нагрузки предварительного УЗЧ, Ом - 100Сопротивление нагрузки детектора, кОм - 20Температура окружающей среды, 0 С +70 -25

2.3.3 Работа микросхемыВходной АМ сигнал после УРЧ поступает на вход усилителя высокой частоты в микросхеме

(вывод 4) через разделительный конденсатор. К выводу 3 подключается блокировочный конденсатор. К выводу 1 подключается колебательный контур, который служит для перестройки частоты гетеродина в заданном диапазоне. Перестройка контура гетеродина должна происходить одновременно с перестройкой колебательных контуров входной цепи и УРЧ в следующем диапазоне частот:

Fгет.min = Fmin + Fпр = (7,1 + 0,465)МГц = 7,565МГц;Fгет.max = Fmax + Fпр = (7,3 + 0,465)МГц = 7,765МГц.Далее сигнал с гетеродина и УВЧ подается на смеситель, где происходит преобразование

входного сигнала в сигнал промежуточной частоты. После смесителя сигнал с частотой 465кГц поступает на колебательный контур, основной задачей которого является согласование выхода микросхемы (вывод 16) с фильтром основной селекции (ФОС).


16Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

С выхода ФОС выделенный сигнал поступает на вход УПЧ (вывод14). Далее усиленный сигнал попадает на вход амплитудного детектора, где происходит детектирование АМ сигнала.

В микросхеме К174ХА36Б имеется встроенная АРУ с изменением входного напряжения 60дБ, выходного - 6дБ. Продетектированный сигнал с АМ – детектора поступает в АРУ, а далее подается на УПЧ и УВЧ.

После АМ- детектора сигнал (с вывода 11) через RC-фильтр и разделительный конденсатор поступает на предварительный усилитель низкой частоты (ПУНЧ). Далее сигнал (с вывода 8) идет на регулятор громкости и через него на усилитель звуковой частоты – микросхему КР174УН34.

Подробные справочные сведения и схема включения микросхемы К174ХА36А приведены в Приложении В.

2.4 Выбор фильтра основной селекцииУсилитель промежуточной частоты обеспечивает основную избирательность по соседнему

каналу.В аппаратуре связи широкое применение получили пьезокерамические фильтры. Они

обладают малым затуханием в полосе пропускания, их частотные характеристики имеют крутые скаты. Однако затухание этих фильтров за пределами полосы пропускания возрастает немонотонно. Вследствие этого необходимо включать перед фильтром резонансный контур, который одновременно служит трансформатором, согласующим выходное сопротивление преобразователя частоты с входным сопротивлением фильтра.

В качестве фильтра основной селекции используем пьезокерамический фильтр ФП1П1-08 со следующими параметрами:

Таблица 2 – Параметры фильтра ФП1П1-08

Средняя частота полосы пропускания, кГц 465±2Полоса пропускания по уровню 6 дб, кГц, не менее 24Затухание в полосе задерживания (300 кГц), дБ, не менее 50Вносимое затухание в полосе пропускания, дБ, не более 4Неравномерность в полосе пропускания, дБ, не более 3Нагрузочное сопротивление, кОм, Rвх.ф, Rвых.ф 2

Рассчитаем колебательный контур, который служит для согласования выхода микросхемы К174ХА36А (вывод 16) с фильтром основной селекции (ФОС).

Полагая, что контур настроен на промежуточную частоту 465 кГц определим катушку индуктивности контура по формуле:

;

мкГн.

Полоса пропускания этого контура должна быть несколько больше полосы пропускания ФОС.

Примем П = 40 кГц, определим добротность контура:

.

Резонансное сопротивление контура:;

Ом.Коэффициент включения ФОС в контур:


17Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

,

где Rвх.ф – входное сопротивление ФОС;

.

2.5 Расчет автоматической регулировки усиленияСогласно заданию необходимо обеспечить автоматическую регулировку уровня выходного

сигнала со следующими параметрами: изменение входного напряжения: дБ ( ; изменение выходного напряжения: дБ ( ).Экспериментально установлено, что при изменении эмиттерного тока в пределах 0,2÷4,5 мА

коэффициент усиления изменяется в 10÷12 раз. Это изменение обозначим через n.Необходимые пределы изменения коэффициента усиления регулируемых каскадов

определяют выражением:;

дБ.Считая, что регулируемые каскады идентичны, определяют необходимое количество

регулируемых каскадов:

;

.

Т.к. результат дробное число берем .Количество регулируемых каскадов равно 3.

2.6 Усилитель звуковой частотыВ качестве усилителя звуковой частоты будет использоваться микросхема КР174УН34.КР174УН34 (АДБК.431120.687ТУ) – интегральная схема (ИС) двухканального выходного

усилителя мощности звуковой частоты. Усилитель предназначен для монофонической и стереофонической малогабаритной аудио- и радиоаппаратуры с максимальной выходной мощностью до 2 Вт в качестве оконечного каскада усиления звукового сигнала, например в:

малогабаритных радиоприемниках; кассетных, CD и MINIDISC проигрывателях; мультимедийных активных акустических системах для NOTEBOOK PC; беспроводных телефонах (наушниках).

Основные характеристики: Коэффициент усиления - 40 дБ Коэффициент нелинейных искажений - 0,2 % Максимальная выходная мощность (при КНИ = 10%):

в мостовом монофоническом режиме:UCC=9 В, RL=16 Ом - 2 ВтUCC=6 В, RL=8 Ом - 1,3 ВтUCC=3 В, RL=4 Ом - 0,35 Втв стереорежиме, на канал:


18Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

UCC=9 В, RL=8 Ом - 1 ВтUCC=6 В, RL=8 Ом - 0,4 ВтUCC=3 В, RL=4 Ом - 0,1 Вт

Сопротивление нагрузки - ≥ 4 Ом «Мягкая» характеристика ограничения при перегрузке Напряжение питания - 2,0 ... 15 В Ток потребления - 7 мА Высокое подавление помех по питанию Минимум внешних компонентов Биполярная технология Пластмассовый 8-выводный DIP корпус типа 2101.8-1 Подробные справочные сведения, структурная схема и схема включения микросхемы

КР174УН34 приведены в Приложении В.

2.7 Расчет схемы регулятора громкости УЗЧРегулировка громкости осуществляется с помощью последовательной схемы включения на

входе в УНЧ. Диапазон регулировки громкости 40 дб.

Рисунок 5 – Схема регулятора громкостиОпределяем Rпер и R1 для того, чтобы обеспечить необходимый по заданию диапазон

регулировки громкости D = 40 дБ (D = 100).Регулятор нормально работает при соотношении:

,

где - входное сопротивление УНЧ; - сопротивление регулятора; - сопротивление источника.

Для ИМС КР174УН34 RВХ=100 кОм.

;

;

кОм;

кОм = 158 Ом.

Принимаем R1 = 150 Ом тогда Rпер = 10000 – 150 = 9850 Ом = 9,9кОм.Принимаем Rпер = 10 кОм марки СП3-4М группы А.


19Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

2.8 ГетеродинГетеродины радиоприемных устройств формируют вспомогательное гармоническое

напряжение, необходимое для преобразования частоты.Основными требованиями, предъявляемыми к гетеродину, являются: Генерация необходимой частоты и перестройка ее в заданном диапазоне; Высокая стабильность частоты колебаний генератора; Обеспечение необходимой амплитуды выходного напряжения; Постоянство амплитуды генерируемых колебаний; Минимальный уровень высших гармоник в выходном напряжении; На каждом из диапазонов приемника должно быть обеспечено требуемое перекрытие по частоте; Погрешность сопряжения частот настройки гетеродина и преселектора (входных цепей и УРЧ) не должна превышать допустимой величины; Не должно быть паразитной генерации; Напряжение источника питания; Наличие органов подстройки, необходимые для получения заданных частот настройки.Одними из главных требований к гетеродинам являются: Уход частоты генерируемых колебаний не должен отражаться на качественных показателях проектируемого приемника. Напряжение гетеродина, подаваемое на смеситель должно иметь требуемую амплитуду, по возможности постоянную во всем диапазоне частот.Для обеспечения высокой стабильности частоты гетеродина необходимо, чтобы его

колебательная система обладала минимальной фиксирующей способностью и высокой эталонностью. Чем выше добротность колебательной системы, тем круче ее фазо-частотная характеристика и тем выше фиксирующая способность. Отсюда вытекает необходимость применения в контуре гетеродина деталей с высокой добротностью.

Амплитуда напряжения генерируемых колебаний должна быть по возможности максимальной, что позволяет варьировать значением связи гетеродина и смесителя (при большом напряжении гетеродина можно ослабить связь между гетеродином и смесителем).

Параметры элементов колебательного контура гетеродина при известных параметрах контура преселектора выбирают из соображений обеспечения сопряжения настроек гетеродина и преселектора с допустимой погрешностью.

Значительная погрешность сопряжения приводит к различию частот настройки преселектора и приемника в целом, в результате чего ухудшается чувствительность и избирательность приемника.

При использовании идентичных элементов настройки в преселекторе и гетеродине точное сопряжение можно получить только в одной, двух и трех точках диапазона.


20Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

2.9 Расчет цепи питания варикапов

Рисунок 6 – Схема цепи питания варикапов

Эквивалентное сопротивление контура на минимальной частоте МГц:

кОм.Проводимость контура:

мСм.

Сопротивление фильтра

129,3 258,6 кОм;

Принимаем кОм.Емкость фильтра

Ф;

Принимаем пФ.Ток делителя напряжения принимаем мА, напряжение питания В.Сопротивление делителя

Ом.

Наибольшее напряжение управления В.

Ом.

Принимаем кОм и кОм.


21Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

3 Расчет параметров приемника3.1 Расчет коэффициента шумаКоэффициент шума приемника определяется из соотношения:

,

где - коэффициент передачи входной цепи, ; - коэффициент передачи УРЧ, ; - коэффициент передачи преобразователя частоты; - коэффициент шума УРЧ, ; - коэффициент шума преобразователя частоты; - коэффициент шума УПЧ.

Так как ПРЧ и УПЧ входят в состав микросхемы К174ХА36А, которая обеспечивает

отношение не более 20 дБ, то их коэффициент шума будем считать близким к 1.

.

Допустимый коэффициент шума . Полученный коэффициент шума меньше допустимого, следовательно, полученные результаты соответствуют заданию.

3.2 Расчет коэффициента усиленияКоэффициент усиления приемника равен:

,где - коэффициент передачи входной цепи, ;

- коэффициент усиления УРЧ, ; - коэффициент передачи микросхемы К174ХА36А,

,

мкВ – минимальное напряжение на входе микросхемы; мВ – напряжение на выходе детектора;

;

- коэффициент усиления предварительного усилителя низкой частоты, который входит в состав микросхемы К174ХА36Б, ;

- коэффициент усиления усилителя низкой частоты, дБ (;

, дБ.

Полученный коэффициент усиления удовлетворяет требуемому.

3.3 Расчет неравномерности АЧХНеравномерность АЧХ всего тракта приема равна:

,


22Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

где - неравномерность входной цепи, дБ; - неравномерность фильтра основной селекции, дБ;

дБ.По заданию неравномерность АЧХ составляет 10 дБ, следовательно, полученная

неравномерность удовлетворяет заданию.


23Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

ЗаключениеВ результате выполнения курсового проекта был рассчитан радиовещательный АМ-

приемник. Рассчитанный АМ-приемник, отдельные узлы которого, обладают следующими характеристиками:

1) Входная цепь с рамочной антенной, размером 100х150 мм:;

2) Однокаскадный резонансный УРЧ на полевом транзисторе КП307Б:; дБ.

Входная цепь вместе с УРЧ обеспечивают избирательность по зеркальному каналу 60 дБ и по побочным каналам 60 дБ.

3) Микросхема К174ХА36А включает: смеситель; гетеродин; усилитель промежуточной частоты; усилитель высокой частоты; автоматическую регулировку усиления; амплитудный детектор; предварительный усилитель низкой частоты.

Автоматическая регулировка усиления, включенная в микросхему, обеспечивает заданные требования к АРУ (по входному напряжению – 60 дБ, по выходному напряжению – 6 дБ).

4) Фильтр основной селекции - ФОС обеспечивает избирательность по соседнему каналу 56 дБ.5) Микросхема КР174УН34 представляет собой усилитель мощности звуковой частоты:

Вт при Ом, коэффициент нелинейных искажений .6) Коэффициент шума приемника - ;

Коэффициент усиления - дБ;Неравномерность АЧХ – 9 дБ.

Полученные параметры соответствуют заданию.


24Изм


Под

п. и

дат

аИ

нв. N

дуб

л.В

зам

. Инв

. NП

одп.

и д

ата

Инв

. N п

одп.

Библиографический список

1. Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов [Текст]: /Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин – М.: Радио и связь, 2003. – 520 с.: ил.2. Румянцев К.Е. Прием и обработка сигналов: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений [Текст]: / К.Е. Румянцев – М.: Издательский центр «Академия», 2004 – 528 с.3. Бобров Н.В. Расчет радиоприемников [Текст]: /Н.В. Бобров – М.: Радио и связь, 1981 – 240 с.4. Головин О.В. Профессиональные радиоприемные устройства декаметрового диапазона [Текст]:/О.В. Головин – М.: Радио и связь, 1985. – 288 с., ил.5. Новаченко И.В., Телец В.А. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Дополнение второе: Справочник [Текст]:/И.В. Новаченко, В.А. Телец – М.: Радио и связь, 1991. – 273 с.6. Новаченко И.В., Петухов В.М, Блудов И.П., Юровский А.В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник [Текст]:/И.В. Новаченко, В.М. Петухов, И.П. Блудов, А.В. Юровский – М.: КУбК-а, 1996 – 384 с.7. Аксенов А.И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Диоды. Транзисторы: Справочник [Текст]:/А.И. Аксенов, А.В. Нефедов, А.М. Юшин. – М.: Радио и связь, 1993. – 224 с.: ил.8. Бокуняев А.А., Борисов Н.М., Варламов Р.Г. Справочная книга радиолюбителя-конструктора [Текст]:/А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов. – М.: Радио и связь, 1990.-624 с.: ил.9. В.Васильев Рамочные КВ антенны в портативных приемниках [Текст]:/Радио, №5 1969 г.


25Изм


Documents

Курсовой ПИОС1 - Миша