Розробка транзисторного підсилювача проміжної частоти радіолокаційного сигналу (стр. 2 из 2)
Застосовуються електромеханічні фільтри від 200 Гц до 600 кГц, причому на частотах нижче 2 кГц використовуються тільки електромеханічні камертонні фільтри. Активні фільтри і фільтри з перемикаючимися ємностями застосовуються до 1 МГц, забезпечуючи при цьому достатньо широкі смуги пропускання (особливо на частотах вище 200 кГц). Оскільки області застосування декількох типів фільтрів перекриваються, необхідно враховувати інші характеристики, наприклад вартість, витрати на розробку, внутрішні втрати, необхідність зовнішнього генератора, динамічний діапазон, надійність, габарити, стабільність і т. п.
Фільтри з перемикаючимися ємностями мають менші габарити в порівнянні з електромеханічними фільтрами, але, велику вартість, порівнянно невеликий динамічний діапазон, необхідність джерела живлення і тактового генератору.
Для активних фільтрів необхідне джерело живлення, но вони мають кращий динамічний діапазон в порівнянні з п¢єзоелектричними фільтрами. Активні фільтри за своїми габаритами рівні електромеханічним, але менш стабільні.
В галузях, де застосовуються і електромеханічні і LC – фіьтри, останні мають менші габарити і меншу стабільність. До переваг LC – фільтрів необхідно віднести простоту розрахунку, їх виробництво не потребує спеціального обладнання.Електромеханічні фільтри в порівнянні з кварцевими більш дешеві, але мають гірші характеристики.
П¢єзокерамічні фільтри з відносною шириною смуги пропускання порядку 0,01 забезпечують більше придушення в смузі загородження (за смугою пропускання) в порівнянні з електромеханічними фільтрами, однак розробка п¢єзокерамічних фільтрів з вузькою смугою пропускання достатньо дорога. Багатоелементні п¢єзокерамічні фільтри коштують не менше, ніж багаторезонаторні електромеханічні фільтри, однак прості п¢єзокермічні фільтри коштують значно менше.
Коли розраховуємий підсилювач проміжної частоти має спеціальні каскади (наприклад, лінійний каскад, каскад з навантаженням у вигляді фільтра зосередженої селекції і т. д.), іх розрахунок проводиться окремо . Отримані значення коефіцієнтів підсилення таких каскадів враховуються при уточненні необхідного коефіцієнта підсилення каскадів типової схеми. При розрахунку попереднього і кінцевого каскадів ППЧ доцільно враховувати вихідні провідність g22 п і ємність С22 п перетворювача частоти і вхідні провідність g11 вх і ємність С11 вх наступного за ППЧ каскаду. Ці особливості розрахунку попереднього і кінцевого каскадів ППЧ при виконанні учбового проектування не враховують. Однак слід мати на увазі, що врахування цих особливостей при розрахунку каскадів підсилювача проміжної частоти приведе до незначного зменшення загального коефіцієнта підсилення ППЧ.
3. Методика розрахунку одноконтурного настроєного ППЧ
Одноконтурні підсилювачі проміжної частоти доцільно застосовувати у випадках, коли до вибірності приймача за сусіднім каналом не висуваються високі вимоги. Розрахунок одноконтурного настроєного ППЧ проводиться в наступній послідовності .
1.Вибрають тип мікросхеми чи транзистору, його режим роботи за постійним струмом (Ік , Uке) і визначають параметри на резонансній (проміжній) частоті fп .
2.Задавшись кількістю каскадів (контурів) n ППЧ і виходячи з необхідної смуги пропускання Пп і вибірності за сусіднім каналом sс , визначити необхідне еквівалентне послаблення в коливальних контурах із співвідношення
(4)Де
(5)m- еквівалентне затухання коливальних контурів, що забезпечує задану селективність за сусіднім каналом;
(6)- еквівалентне затухання контурів ППЧ, яке забезпечує задану смугу пропускання;
(7)- функція числа каскадів (контурів) одноконтурного ППЧ,що задається таблично.
У випадку ускладнення виконання нерівності (4) необхідно поміняти число каскадів або вибрати інший тип ППЧ.
З метою спрощення конструкції коливальних контурів ППЧ необхідно вибрати коефіцієнт трансформації m1=1 і з урахуванням умови забезпечення максимального коефіцієнту підсилення визначити оптимальну еквівалентну ємність коливального контуру із співвідношення
(8)Розрахувати власну ємність коливального контуру Ск і його індуктивність Lза формулами
(9) 
(10)де См – розподілена ємність монтажу.
Розраховані величини індуктивностей катушок коливальних контурів Lповинні бути не менші за мінімальні конструктивно виконуємих значень. Значення Lмін в межах кожного частотного інтервалу інтерполюються лінійно.
4. Розрахувати коефіцієнт трансформації за формулою
(11)де g22 і g11 – вихідна провідність розраховуємого і вихідна провідність наступного каскадів відповідно.
5. З урахуванням умов забезпечення заданої смуги пропускання і вибірності розраховувати резонансний коефіцієнт підсилення каскаду за формулою
(12)6. Розрахувати коефіцієнт стійкого підсилення каскаду за формулою
(13)7.Порівняти коефіцієнти підсилення (12) і (13). підсилювач є стійким при виконанні умови
(14)при невиконанні умови (14) необхідно вжити заходи по підвищенню стійкості підсилювача.
Якщо співвідношення К01/Kу<2, доцільно застосувати пасивний спосіб підвищення стійкості, який засновується в зменшенні резонансного коефіцієнту підсилення до стійкого.
Цього можна досягнути шляхом вибору коефіцієнтів трансформації m1 і m2 із умов забезпечення коефіцієнту стійкого підсилення, заданої смуги пропускання і вибірності за формулами
(15) 
(16)К01 и Ку – коефіцієнти підсилення, розраховані з формул (12) та (13);
r - характеристичний опір коливального контуру.
Резонансний коефіцієнт підсилення каскаду при цьому буде дорівнювати стійкому коефіцієнту, розрахованому по формулі (11).
Якщо співвідношення К01/Kу>2, доцільно використовувати каскодне включення транзисторів ЗЕ-ЗБ. В тих випадках, коли підсилювач, побудований за каскодною схемою, виявиться нестійким, необхідно коефіцієти трансформації розрахувати з формул (15) та (16), підставляючи в них параметри составного транзистору.
7. Вирішивши питання по стійкості підсилювача, розрахувати загальний коефіцієнт підсилення ППЧ за формулою
(17)і порівняти його з необхідним значенням Коп н.
При виконанні умови Коп>Kоп н
Підсилювач забезпечує необхідне підсилення. При невиконанні умови (17) необхідно збільшити число каскадів n і провести розрахунок знову.
4 Розрахунок підсилювача проміжної частоти з фільтром зосередженої вибірковості
Підсилювачіпроміжноїчастотизфільтромзосередженоївибірковостізастосовуються в таких випадках, колинеобхіднозабезпечитивисокувибірковістьППЧ при невеликомучислікаскадів. УрадіоприймальнихпристрояхФЗВ, як правило, ставитися на виходіперетворювачачастотиабо в першомукаскадіППЧ. УякостіФЗВ. Застосовуютьсязвичайно зв'язаних коливальнихLС -контурівах, характеристичнийопірякихпогодженозвихіднимопороммікросхеми (транзистора), щопередуєФЗВ, і про вхіднийОпірнаступного каскадові.ФункціональнісхемиППЧізФЗВпредставлені на рис.
Рис. 1 Функціональні схеми ППЧ із ФЗВ:
а – ФЗВ включено на виході перетворювача Частоти;
б - ФЗВє навантаженням 1-го каскаду ППЧ
Результуюча частотна характеристика ППЧвизначається частотною характеристикою ФЗВ, а необхідне посилення здійснюється широкополосными резонансними каскадами. Тому що зі збільшенням числа контурів фільтра посилення каскаду зФЗВ зменшується, те число контурів ФЗВ звичайно не перевищує шести - восьми. Принципова схема каскаду зФЗВ, що виконаний у виді комбінації декількох зв'язаних коливальних контурів із внешнеемкостной зв'язком.
Крім фільтрів такого виду застосовуються електромеханічні И п'єзоелектричніФЗВ, що дозволяють забезпечити ще більш високу вибірковість.
Підсилювачі проміжної частоти зФЗВ,щоскладаються З коливальних контурів, як правило, необхідно розраховувати для кожного конкретного типу ППЧ. Вихідними даними для розрахунку ППЧ із ФЗВє номінальна частота настроювання ФЗВ fn , необхідна смуга пропущення УПЧ
, вибірковість УПЧ по сусідньому каналібс при заданий ний розбудуйте fc , власне загасання контурів ФЗВ dk характеристичний опір фільтра р (вибирається р=10...50 кому).