Содержание
1.Аннотация 3
2.Анализ ТЗ 4
3. Разработка технических требований к проектируемому устройству 10
4.Схемотехнические расчёты 11
Проектирование контура гетеродина 15
5.Расчет температурных допусков 23
6.Обоснование выбора элементной базы 26
7.Заключение 27
8.Приложение 28
9.Список литературы 30
1.Аннотация
Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование схемы контура гетеродина радиоприемника. В ТЗ представлены исходные данные и схема двухдиапазонного контура гетеродина с перестройкой КПЕ.
Гетеродин представляет собой маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала. Гетеродин создаёт колебания вспомогательной частоты, которые смешиваются с поступающими извне колебаниями высокой частоты, в результате чего получается постоянная разностная (промежуточная) частота. Гетеродин должен иметь высокую стабильность частоты и незначительные по амплитуде гармонические колебания.
2.Анализ тз
Гетеродином называется перестраиваемый автогенератор, используемый в схеме преобразователя частоты супергетеродинного радиоприемника.
Любой усилитель электрических колебаний, применяемый для усиления принятого сигнала в радиоприемниках, может эффективно работать только в узком диапазоне частот. Чтобы расширить диапазон приема, в радиоприемниках и применяют гетеродин. На специальное устройство - смеситель - подают предварительно усиленный по высокой частоте принятый сигнал и сигнал с гетеродина. На выходе смесителя получают сигнал на промежуточной частоте.
Основные требования, предъявляемые к гетеродину:
•генерация колебания необходимой частоты и перестройка частоты в заданном диапазоне;
•высокая стабильность частоты колебаний генератора;
•обеспечение необходимой амплитуды напряжения;
•постоянство амплитуды генерируемых колебаний;
•минимальный уровень высших гармоник в выходном напряжении.
Простейшие схемы гетеродинов представляют собой однокаскадные генераторы с самовозбуждением.
Транзисторные гетеродины
Основные схемы генераторов с самовозбуждением, которые могут использоваться в качестве гетеродинов супергетеродинных приемников:
•генераторы с трансформаторной обратной связью;
•генераторы с индуктивной обратной связью;
•генераторы с емкостной обратной связью;
•генераторы на LC-элементах с эмиттерной обратной связью;
•двухтактные генераторы;
•гетеродины с кварцевой стабилизацией частоты;
•гетеродины на интегральных микросхемах.
Генераторы с трансформаторной обратной связью
Колебательный
контур в схеме автогенератора с
трансформаторной связью может включаться
либо во входную, либо в выходную цепь
транзистора. Особенностью гетеродина
с трансформаторной связью является то,
что обратная связь осуществляется с
помощью трансформатора, первичная
обмотка которого вместе с конденсатором
образует колебательный контур, включенный
в выходную цепь транзистора и определяющий
частоту генерации схемы.
Рис.1 Генератор с трансформаторной обратной связью
Генераторы с индуктивной обратной связью
Рис. 2 Генератор с индуктивной обратной связью
В отличие от схемы с трансформаторной обратной связью в схемах с индуктивной обратной связью трансформатор заменен катушкой LК с отводом.
Индуктивность этой катушки вместе с емкостью параллельно включенного конденсатора С определяет резонансную частоту возбуждения генератора.
Генераторы с емкостной обратной связью
На
рис.3 показана схема генератора с
емкостной обратной связью и однополярным
источником питания.
Особенностью генератора с емкостной обратной связью является наличие емкостного делителя напряжения, который определяет коэффициент передачи цепи обратной связи.
В
Рис.3 Генератор с емкостной обраной связью
схеме выходное напряжение между коллектором и общей шиной формируется на конденсаторе С1, в то время как напряжение обратной связи (между базой и общей шиной) — на конденсаторе С2.
Г
енераторы
на LC-элементах с эмиттерной обратной
связью
Схема автогенератора с эмиттерной обратной связью на основе дифференциального каскада приведена на рис.4.
Н
Рис.4 Генератор на LC-элементах
апряжение на базе транзистора VT1 синфазно напряжению на коллекторе транзистора VT2. Возникающая при непосредственном соединении этих электродов обратная связь является положительной, коэффициент петлевого усиления генератора пропорционален крутизне характеристик используемых транзисторов. Он может регулироваться в определенных границах путем изменения тока эмиттеров.Двухтактные генераторы
Применение в генераторах двухтактных схем увеличивает их мощность и повышает коэффициент полезного действия. Использование дифференциальных каскадов позволяет проектировать гетеродины для связной и радиотехнической аппаратуры на частотах до 500 МГц. Двухтактные генераторы большой мощности имеют меньшие амплитуды высших гармоник выходного сигнала.
Гетеродины с кварцевой стабилизацией частоты
Высокую стабильность частоты обеспечивают кварцевые гетеродины с внешним подключением резонаторов. Электрический кварцевый резонатор (пьезокристалл) ведет себя как колебательный контур с высокой добротностью, в котором энергия электрического поля преобразуется в энергию механических колебаний.
Гетеродины на интегральных микросхемах
Интегральные схемы, которые применяются в гетеродинах радиоприемных устройств, можно разделить на следующие три типа:
1.ИМС, в состав которых входят универсальные высокочастотные усилители;
2.ИМС, которые содержат специализированные активные элементы, выполняющие функции генераторов с внешним подключением резонатора;
3.многофункциональные ИМС, в состав которых входят кроме активных элементов гетеродина также и другие узлы радиоприемного устройства.
Для возникновения колебаний необходимо, чтобы внешний колебательный контур был настроен на частоту кварцевого резонатора.
Частоту колебательного контура можно также выбирать как целое, кратное резонансной частоте колебаний кварца, и возбудить тем самым резонатор на соответствующей кратной гармонике.
Этот метод применяется для получения частот, превышающих собственную частоту колебаний кварца (обычно свыше 100 МГц).
Супергетеродинный радиоприёмник
Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты с последующим её усилением.
Рис. 5 Схема супергетеродинного радиоприемника
Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя — конденсатором переменной ёмкости (КПЕ) или варикапом.
Одно из главных преимуществ супергетеродина: цепи усилителя промежуточной частоты настроены всегда на одну и ту же постоянную частоту. Гетеродин настраивают так, чтобы для каждой принимаемой частоты его ток, складываясь с током антенны, давал всегда одну и ту же результирующую частоту, равную промежуточной.
Примеры схем гетеродинов на биполярном транзисторе изображены на рис. 6, а и б.
