Расчёт супергетеродинного приёмника ДВ, СВ волн (стр. 5 из 6)
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=Мпрес +МУПЧ +МУННЧ+МУНЧ
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:
Кг.общ=Кг.d+Kг.УНЧ, ориентировочная величина искажений, создаваемых детектором составляет 1-2%, а нелинейные искажения УНЧ 3-5%.
Кг.общ=2%+5%=7%
Проверяю выполнение условия Кг.общ£Кг , где Кг- 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.