2.3. Расчет преобразователя частоты на имс к174пс1

Принципиальная схема преобразователя частоты приведена на рисунке 2.2, а на рисунке 2.3 – принципиальная схема микроузла К174ПС1, представляющего собой двойной балансный смеситель.

Рисунок 2.2 – Преобразователь частоты на ИМС К17ПС1

Параметры микросхемы К174ПС1 :

• ток потребления – I_потр = 2,5 мА,

• крутизна преобразования S_пр = 4,5 мА/В,

• входное сопротивление R_вх = 1,7 кОм,

• выходное сопротивлениеR_вых = 7 кОм,

• постоянное питающее напряжение U_пит = 8 В.

Рисунок 2.3 – Принципиальная схема микроузла К174ПС1

Преобразователь частоты выполнен по схеме с отдельным гетеродином. В качестве источника гетеродинных колебаний используется синтезатор частоты радиостанции, расчет которого не предусмотрен данным проектом. Напряжение гетеродина поступает на вывод 7 микросхемы и действует между базами транзисторов VT1 (VT6) и VT3 (VT4). Под действием этого напряжения осуществляется перераспределение тока транзистора VT2 (VT5), изменяющегося с частотой сигнала, между транзисторами VT1 (VT6) и VT3 (VT4).

В результате коллекторные токи транзисторов VT3 и VT6 содержат составляющие промежуточной частоты. Ток промежуточной частоты создает падение напряжения на нагрузке, в качестве которой используется фильтр сосредоточенной селекции, рабочая частота которого равна промежуточной частоте радиоприемника.

При использовании ЭМФ, выпускаемого промышленностью, для которого известно входное сопротивление R_{вх ф} порядок расчета зависит от соотношения входного сопротивления фильтра и выходного сопротивления микросхемы.

Случай 1. Входное сопротивление фильтра меньше выходного сопротивления ИМС .

2.3.1. Определим сопротивление R, обеспечивающее режим согласования на входе фильтра

2.3.2. Определим коэффициент передачи преобразователя частоты

где – коэффициент передачи фильтра.

2.3.3. Определим сопротивление фильтра в цепи питания

2.3.4. Определим емкость фильтра в цепи питания

где

2.3.5. Определим емкости конденсаторов С₂, С₄

2.3.6. Определим емкости разделительных конденсаторов

2.3.7. Конденсаторы С вместе с катушкой индуктивности магнитострикционного преобразователя образуют колебательный контур, настроенный на промежуточную частоту и обеспечивающий небольшую дополнительную селективность по соседнему каналу. Значения емкостей этих конденсаторов или указываются в паспортных данных фильтра, или подбираются экспериментально.

Если используется заказной вариант фильтра, то можно задаться величинами входного и выходного сопротивления фильтра в пределах 2..3 кОм и выполнить ориентировочный расчет.

2.4. Расчет усилителя промежуточной частоты

Исходные данные:

коэффициент усиления додетекторного тракта приемника

• коэффициент передачи входной цепи

коэффициент усиления усилителя радиочастоты

• коэффициент усиления преобразователя частоты .

Требуется определить количество каскадов усилителя промежуточной частоты и выполнить их расчет.

На промежуточных частотах 100..600 кГц для построения УПЧ можно использовать операционные усилители. Если требуемая селективность по соседнему каналу обеспечивается фильтром сосредоточенной селекции преобразователя частоты, то каскад УПЧ можно выполнить по апериодической (не резонансной) схеме.

На рисунке 2.4 приведена схема не регулируемого каскада УПЧ.

Рисунок 2.4- Каскад УПЧ на операционном усилителе

2.4.1.Определим требуемый коэффициент усиления УПЧ

2.4.2. Ориентируясь на частоту , выбираем широкополосный операционный усилитель (ОУ).

В таблице 1 в качестве примера приведены параметры трех операционных усилителей: коэффициент усиления на частоте , минимальное значение сопротивления нагрузки , постоянные питающие напряжения и и ток потребления .

По таблице из трех ОУ мы выбираем 574УД1 с соответствующими параметрами.

Таблица 1 – Параметры операционных усилителей

Тип ОУ	f , кГц	Kf, дБ	Rнmin, кОм	Uп , В	IП, мА
574УД1	1000	60	2		8
140УД25	100	35	2		3
140УД26	500	40	2		3

2.4.3. Определим коэффициент усиления ОУ на промежуточной частоте

В последнее соотношение коэффициент усиления подставляется в относительных единицах

2.4.4. Зададимся коэффициентом усиления операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью,

2.4.5. Определим количество каскадов УПЧ

( )

где:

2.4.6. Если каскад УПЧ на ОУ подключен к выходу преобразователя частоты с ЭМФ, то сопротивление выбирается из условия согласования на выходе фильтра

где - выходное сопротивление фильтра.

Если каскад УПЧ подключен к выходу аналогичного каскада на операционном усилителе, то

2.4.7.Определим значение сопротивления обратной связи R₂, включенного между инвертирующим входом и выходом

2.4.8.Определим сопротивление фильтра в цепи питания

где - напряжение источника питания операционного усилителя.

2.4.9.Рассчитаем емкость конденсатора

2.4.10. Определим емкость конденсатора С₁

Принципиальная схема каскада УПЧ с регулируемым коэффициентом усиления приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Каскад УПЧ на операционном усилителе с регулируемым коэффициентом усиления

Регулировка усиления осуществляется за счет изменения сопротивления обратной связи R₂ =R₂(0) + R₂(1)+ R₂(2) + R₂(3)+ R₂(4) + R₂(5)+ R₂(6) + R₂(7). Усиление максимально, когда включены все резисторы, и минимально, когда в цепи обратной связи остается один резистор R₂(0). Коммутацию осуществляет электронный ключ (КР590КН1).

На входы управления (2⁰, 2¹, 2²) поступает двоичная кодовая комбинация от микропроцессорной системы управления. В зависимости от вида кодовой комбинации соединяется один из сигнальных входов микросхемы (1-8) с выходом (10). При кодовой комбинации 000 осуществляется коммутация «1-10», при кодовой комбинации 001 - «2-10» и т.д.

При кодовой комбинации 111 соединяется вход 8 с выходом 10 - «8-10». В последнем случае закорачиваются все резисторы кроме R₂(0). Таким образом, максимальному значению кодовой комбинации соответствует минимальный коэффициент усиления усилителя.

Чтобы обеспечить необходимую глубину регулировки, как правило, приходится регулировать усиление нескольких каскадов.

Расчет резисторов регулировки этих каскадов осуществляется по следующей методике.

2.4.11. Задавшись шагом изменения коэффициента усиления дБ, определим количество разрядов кодовой комбинации сигнала управления

,492

.

2.4.12. Распределим полученное количество разрядов между каскадами, уменьшая количество разрядов управления каждым каскадом при переходе от последнего каскада к предпоследнему и т.д. Обязательным должно быть выполнение условия

где количество разрядов управления усилением первого каскада УПЧ, а – последнего.

2.4.13.Определим шаг изменения коэффициента усиления каждого каскада

Переведём децибелы в разы:

Определим количество резисторов регулировки усиления m - го каскада

2.4.14. Определим сопротивления резисторов регулировки 1-го и 2-го каскадов

где i = 1, 2, .. - 1,

Рассчитываем 2 каскад:

Рассчитываем 1 каскад:

После выполнения пункта 1 и 2, мы строим принципиальную электрическую схему бортовой радиостанции. (Приложение А) и составляем спецификацию (Приложение Б).