Портативный радиоприёмник средних волн (стр. 5 из 5)
Ёмкости звеньев фильтра
С1 = 159/fпр*R=159/0,465*20=17 пф
С2 = (318*103 / Пр*R) –2*С1 = (318*103 /22,9*20) – 2*17 = 0,69*103- 34 ≈656 пф
С3 = 0,5*С2 – m12*C22 = 0.5*656 – 11,8*5,5 = 328 – 64,9 ≈ 263 пф
С4 = 0,5*С2 – m22*Cвх = 345 – 250 = 78 пф
Индуктивность звеньев фильтра
L1 = Пр*R /4*π* fпр2 = 22,9*20 /4*3,14*0,4652 = 458 / 2,72 = 168,4 мкГн
L2 = 2*L1 = 168,4*2 = 336,8 мкГн
4.4. Расчёт схемы гетеродина.
Расчёт смесительной части:
4.1. Определяем параметры транзистора в режимепреобразования частоты.
Sпр = 0,3*S= 0.3*26 = 8 ма/в
Rвх пр = 2*R11= 2*3,8 = 7,6 кОм
Rвых пр = 2*R22= 2*110 = 220 кОм
Свых = С22 = 11,8 пф Свх = С11=25,8 пф
4.2. Коэффициент шунтирования контура ψу = 0,91
4.3. Определяем конструктивное и эквивалентные затуханияширокополосного контура:
δк = ψ / Qэ = 0,91 / 18 =0,0505
δэ = 1 / Qэш = 1 / 18 = 0,0556
4.4. Определяем характеристическое сопротивление контура
ρ = 0,5*Rвых пр *( δэ –δк) = 0,5*220*(0,0051) = 0,561 кОм
4.5. Определяем коэффициент включения контура со стороныфильтра
m2 ≈ 1
4.6. Эквивалентная ёмкость схемы
Сэ = 159/0,465*0,561 = 611,5 пф
4.7. Ёмкость контура
С2 = Сэ – Свых пр = 611,5 – 11,8 = 599,7 ≈ 600 пф
4.8. Определяем действительную эквивалентную ёмкость схемы:
С’э = С2 + Свых пр = 600 + 11,8 =611,8 =612 пф
4.9. Индуктивность контура:
L4 = (2,53*104)/(0,4652*612)= 25300/132 = 192 мкГн
4.10. Действительное характеристическое сопротивлениеконтура:
ρ’ = 159/0,465*С’э = 159 / 0,465*612 = 159/284,58 =0,558 кОм
4.11. Резонансный коэффициент преобразователя:
Ко = (8*0,558*18*0,1) / 4 = 2
4.12. Индуктивность катушки связи с фильтром, приняв kсв =0,4:
L5 = L4*(m22/ k2св) =192*(0,01/0,16) = 12 мкГн
Расчёт гетеродинной части.
4.13. Частоту гетеродина принимаем выше частоты сигнала.
fср = (f’мах+f’min)/2 = (1605+520) / 2 = 1062,5кГц
4.14. Эквивалентная ёмкость переменного конденсатора на fср:
Сэ ср = (Сэ мах + Сэ мин) / 2 = (5+260)/2 = 132,5 пф
4.15. Индуктивность контура гетеродина
fг ср = fср+ fпр = 1,0625 + 0,465 = 1,5275 Мгц
L2 = (2,53*104) / fг2 ср*Сэ ср = 25300 / 2,33*132,5 = 81,9 ≈82 мкГн
4.16. Величину стабилизирующую эммитерный ток примем равной R7 = 1 кОм
4.17. Полное сопротивление контура гетеродина при резонансена максимальной частоте:
R ос мах = (Qк*103)/ 2*π* f’мах* Сэ мин = 105 /6,28*1,605*5 = 2 Мом
4.18. Определяем коэффициент связи с колебательным контуром:
m = 0.0482
4.19. Определяем величины емкостей контура на максимальнойчастоте поддиапозона:
а) вспомогательные ёмкости:
С1 = 15 пф
С2 = (Сэ мин*(1+ kсв)) / m =5*(1+0,4) / 0,0482 = 107,88 пф ≈ 110 пф
С3 = (Сэ мин*(1+ kсв)) / (m* kсв) =5*(1+0,4) / 0,0482*0,4 = 26,9 пф ≈ 30 пф
С’1 = (С2*С3) / (С2+С3) = 3300/140 =23,57 ≈ 25 пф
б) действительные ёмкости контура:
С9 = С2 – С22 = 110 – 11,8 = 98,2 пф ≈ 100 пф
С10 = С3 – С11 = 30 – 25,8 = 4,2 пф ≈ 5 пф
С11 = (С1*С’1) / (С’1-C1) = 15*25 /25-15 = 37,5 пф
4.20 Задавшись коэффициентов связи между катушками L2 и L3, m3= 0,1 и kтк = 0,3 получим:
L3 = L2*m23 / k2тк = 82 * 0,01/0,09 = 9,11 мкГн
4.5. Расчёт детектора АМ сигнала.
Исходными данными для расчёта всех детекторов является:
- значение промежуточной частоты fпч= 465 кгц
- значения нижней и верхней частот модуляции
- допустимые амплитудные искажения на нижних и верхнихчастотах модуляции Мн=Мв=1,1..1,2
- входное сопротивление (Rвх узч) и ёмкость выбранной ИМС УЗЧ (С вхузч = 25 пф)
Определяем сопротивление нагрузки:
Rн = 2*0,3*4,6 = 2,76 кОм
Рисунок 10.
Определим значения R1 и R2 по графику на рисунке 10.
Получаем R2 = 1,4 кОм. примем как =1,2 кОм
Определяем R1 = Rн– R2 = 2,76 – 1,2 = 1,56 кОм ≈ 1,5 кОм
Общее сопротивление нагрузки переменному току
Rн = R1 + (R2*Rвх н) /(R2+Rвх н) = 1,5+0,79 = 2,3 кОм
Сопротивление нагрузки постоянному току:
Rн = R1+R2 = 1,5+1,2 = 2,7 кОм
Величина эквивалентной ёмкости шунтирующей нагрузкудетектора
Сэ = (2,4*105) / (4*2,7) = 14,8*103 пф
Величина ёмкости С2, обеспечивающая фильтрацию напромежуточной частоте
С2 = (0,8*103) / (fпр*R2) = 1,43*103 пф
принимаем С2 = 6800 пф.
На рис.11 представленаэлектрическая схема возможного построения тракта УПЧ на специализированных ИМС,в которых предусмотрена АРУ УПЧ. К таким микросхемам относятся ИМС серииК157ХА2
Рисунок 11
ИМС содержит три каскада усиления сигналов и УПТ АРУ. Первыедва каскада идентичны, построены на дифференциальных парах транзисторов. Междуэмиттерами транзисторов встречно включены пары диодов, сопротивление которыхизменяется под действием напряжения, поступающего от УПТ АРУ. При изменениирегулирующего напряжения изменяется глубина обратной связи, что приводит кизменению коэффициента усиления УПЧ. Эффективность регулирования такова, чтопри изменении входного напряжения от 1 до 100 мВ выходное напряжение изменяетсяне более, чем в три раза.
Выходной нерегулируемый каскад имеет несимметричный выход 8,к которому подключается резонансная нагрузка. При подсоединении нагрузки надоследить, чтобы вывод 8 (коллектор транзистора V9) по постоянному току былсоединен с корпусом.
Входное сопротивление ИМС практически равнохарактеристическому сопротивлению выпускаемых промышленностью ПКФ(приблизительно 3 кОм), что позволяет подсоединить ПКФ непосредственно ко входуИМС без согласующего трансформатора или контура. Для обеспечения нормальногорежима работы каскада по постоянному и переменному токам выводы 2 и 3 должныбыть соединены с корпусом с помощью внешних конденсаторов.
4.6. Усилитель низкойчастоты.
Динамическая головкапроектируемого приемника выбирается из условия обеспечения номинальной выходноймощности и заданного диапазона воспроизводимых частот. Для УЗЧ следует выбратьИМС отечественного производства: К174УН7, К174УН8, К174УН9, К174УН15, КФ174УН17и т.п. или аналогичные схемы производства зарубежных фирм. Выбранная ИМС должнаобеспечивать номинальную выходную мощность не ниже указанной в ТЗ приминимально возможном токе покоя. Предпочтительны ИМС, не требующие большого числадополнительных элементов.
Вкаскаде УНЧ я взял микросхему ИМС К174УН4Б, которая представляет собой усилительмощности низкой частоты с номинальной выходной мощностью 1,5 Вт на нагрузке 4Ом. Как раз такая мощность задана мне для приемника. Микросхема состоит извходного каскада, согласующего каскада, каскада усиления напряжения и выходногокаскада.
Входнойкаскад выполнен по схеме дифференциального усилителя с несимметричным входом. Снего сигнал через эмиттерный повторитель на транзисторе поступает на усилительнапряжения и далее на квазикомплементарный выходной каскад, выполненный насоставных транзисторах. Начальное смещение на базах транзисторов выходногокаскада для работы в режиме АВ задается транзисторами. Входное напряжение,подводимое к микросхеме укладывается в ее характеристики. Так перемножаячувствительность 107 мкВ на усиления каскадов получим, что входное напряжениебудет равно Uвх микр =0,43 В.
Электрическиепараметры:
1. Ток потребления Iпот. Не более 30 мА.
2. Коэффициент усиления по напряжению 80 – 120.
3. Коэффициент гармоник при Pвых =1,5 Втне более 11.
4. Входное сопротивление Rвх =10 кОм.
5. Полоса воспроизводимых частот от 30 Гц до 10 кГц.
6. Выходная мощность Pвых = не менее 1,5Вт.
Предельныеэксплуатационные параметры:
1. Напряжение питания не более 13,2 В.
2. Входное напряжение не более 1 В.
3. Сопротивление нагрузки не менее 3,2 Ом.
Рисунок 13.
На рисунке 13 приведена электрическая схема УНЧ на ИМСК174УН4Б.
Общая электрическая схема собрана в основном на ИМСотечественной разработки.
ПрЧ собран на основе микросхемы К174ПС1;
УПЧ собранно на микросхемах К157ХА2
УНЧ основан на ИМС К174УН4Б.
Все данные микросхемы имеют аналоги и по сей деньвыпускаются отечественной промышленностью. Питание всей схемы осуществляется отисточника постоянного напряжения = 9 ±0,3 В. Для обеспечения питания можновоспользоваться аккумуляторной батареей типа «Крона» или 4 пальчиковымибатареями. Также возможно подключение стационарного источника питания.
Печатная плата, собранная по данной схеме, может иметьразмеры способные поместится в карманном приёмнике. Основную часть объёмаприёмника займёт динамик и магнитная антенна.
Литература.
- Кульский А.Л. «КВ-приёмник мирового уровня», изд. «Наука и Техника», 2000 г. http://www.cs.ua/rad/lib/wrx
- Екимов В.Д. «Расчёт и конструирование транзисторного радиоприёмника», изд. «Связь», 1972г.
- Баркан В.Ф., Жданов В.К. «Проектирование радиотехничесих устройств», ОБОРОНГИЗ, 1963г.
- http://www.qrz.ru/shemes/contribute/constr/rw6hrm - радиоприёмник на микросхемах.
- Кузнецов М.А., Сенина Р.С. «Радиоприёмники АМ, ОМ, ЧМ - методические указания по проектированию» СПбГУТ им. Бонч-Бруевича.
- http://www.radiostation.ru/index.html - Радиовещательные технологии.