Курсовая работа / Другие / Курсовая (РПЗ)
.pdf
Рис. 2.11.2. Сигнал несущей частоты
Рис. 2.11.3. Сигнал с гетеродина
Рис. 2.11.4. Сигнал промежуточной частоты
2.12.Расчет ЧМ детектора
Вкачестве детектора решено использовать дифференциальный частотный детектор. Содержит преобразователь ЧМ в АМ на двух связанных контурах, настроенных на
частоту несущей fC . Он также чувствителен к паразитной амплитудной модуляции,
поэтому ему должен предшествовать амплитудный ограничитель (см. п.п. 2.10).
21
Рис. 2.12.1. Принципиальная схема детектора
Собственное затухание контуров 0.01 . Эквивалентная емкость контуров 45пФ . Входное сопротивление первого каскада низкочастотного тракта 700Ом . Выберем
параметр связи между контурами равный 2 и по формуле δЭ |
≥ |
1.5 Π |
вычислим: |
||||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
η fпр |
|
δ |
|
≥ |
1.5 1.18 106 |
= 0.4 . Положим R |
= R |
= 750Ом . Сопротивление нагрузочных |
|||
|
|
||||||||
|
2 2.2 106 |
||||||||
|
Э |
|
Ф |
вх.нч |
|
|
|
|
|
резисторов детектора должно быть R1 = R2 = 1.1 (750 + 700) = 1600Ом .
Выбираем диоды Д2Е. Их внутренне сопротивление равно 100Ом . По графикам
Определяем входное сопротивление диодных детекторов схемы Rвх.д = 1200Ом и
коэффициент передачи Kд = 0.75 . Вычисляем собственную активную проводимость контуров по формуле g = 0.01 6.28 2.2 106 45 10−12 = 6.2 10−6 , а также необходимый коэффициент включения к контуру p = 
0.5 6.2 10−6 1200 (0.4 / 0.01 −1) = 0.38 , что меньше максимально реализуемой величины 0.5 и приемлемо. Определим коэффициент передачи детектора KЧ . Д = 0.23 0.38 0.75 700 /(750 + 700) = 0.03 .
Расчет параметров схемы.
Считаем Cвх.нч = 0.02 мкФ и M Н = M В = 4 . Полагая С = 0.5пФ , pк ≈ pд ≈ 0.5 (максимально допустимое в схеме) и CМ1 = CМ 2 = 4пФ , вычислим Cп1 = 45 − 0.5 − 0.52 (4 + 4) = 42.5пФ и
Cп1 = 45 − 0.5 − 0.52 (0.5 2.5) = 44.18пФ. Следовательно, эквивалентная емкость контуров осуществима. Индуктивность контурных катушек
22
L = |
1 |
|
= 1.16 10−4 |
Гн , что также осуществимо. Емкость конденсатора |
|
|
|
||||
(6.28 2.2 106 )2 |
45 10−12 |
||||
|
|
|
Cиз C ≥ 30 6.2 10−6 ≥ 186пФ . Примем C = 200пФ.
2.2106
C = C |
|
> |
|
|
5 |
|
|
= 0.71 10−9 Ф и C < |
5 |
= 3.125 |
10−6 Ф . |
Так как |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
2 1600 2.2 106 |
2 1600 500 |
|||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||
Rвх |
= |
1600 |
= 16 , что соответствует R |
|
= 500Ом . Тогда |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Ri |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iд |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
C1 |
≤ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
42 |
−1 |
= 0.32 мкФ . Возьмем конденсатор 100нФ . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
6.28 5000 |
|
500 1600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Индуктивность дросселя |
L ≥ |
|
|
|
3 |
≥ 6.2 |
мкГн . Емкость конденсатора |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1012 |
100 10−9 ) |
|||||
|
(2.22 |
|
|
|||||
переходного фильтра С |
≈ |
10−4 |
− 0.02 10−6 ≈ 0.1мкФ. Коэффициент связи k = 2 0.4 = 0.8 . |
|||||
|
||||||||
Ф |
750 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 2.12.2. Выходной сигнал
2.13. Расчет каскада УПЧ
Рис. 2.13.1. Принципиальная схема усилителя промежуточной частоты
23
Напряжение питания равно Eп = 6.3В . Постоянная составляющая тока коллектора принята равной I К = 10 мА, так как при этом получается максимальный статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.
g |
|
= |
I К |
= |
10 10−3 |
= 3.17 10−3 . |
|
К |
0.5 Eп |
0.5 6.3 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Расчет цепи питания.
Напряжение питания равно Eп = 6.3В .
R |
= |
0.4 Eп |
= |
0.4 6.3 |
= 252Ом (по ГОСТ Е12 250Ом ). |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
К |
|
I |
К |
10 10−3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зададим допустимое изменение коллекторного тока I |
K |
= 0.1 I |
K |
= 0.1 10 10−3 |
= 1мА. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчет изменений параметров, приводящих к нестабильности:
1.Уход температуры
Положим
I K 0 = 0.2мкА, то получим:
|
|
|
|
|
t |
|
35 |
|
I |
K 0 |
= I |
K 0 |
e10 |
= 0.2 e10 |
= 6.6 мкА. |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
2.Тепловое смещение напряжения база-эммитер
Зададим коэффициент γ Т |
= 2 |
мВ |
. Тогда найдем U |
БЭ : |
0 |
||||
|
1 С |
|
||
U БЭ = γ Т t = 2 35 = 70 мВ
3.Тепловое смещение коэффициента передачи по току
β = 0.03 β0 t = 2 130 35 = 105
Берем сопротивление делителя напряжения равным:
R |
= 10 |
1 |
|
|
= 10 |
|
1 |
|
= 3509Ом; |
|||||||
|
|
|
2.84 10−3 |
|||||||||||||
|
Б |
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
R |
= |
0.2 Eп |
= |
0.2 6.3 |
= 126Ом (по ГОСТ Е12 250Ом ); |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
Э |
|
I К |
|
|
|
|
|
0.01 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
RБ1 RБ2 |
|
= R |
|
|
|
|
|
|
|||||||
R |
+ R |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Б1 |
Б2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
RБ1 Eп |
|
= I |
|
|
R |
+ U |
|
|
||||||
R |
|
|
|
К |
БЭ |
|
||||||||||
+ R |
|
|
|
|
Э |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Б1 |
Б2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Решая совместно два последних уравнения, находим сопротивление делителя.
|
|
= |
|
RБ Eп |
|
= |
3509 6.3 |
= 7087Ом |
||
RБ2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
0.01 252 + 0.6 |
||||||
|
|
|
|
I К RЭ + U БЭ |
|
|||||
|
|
|
|
RБ RБ2 |
|
3509 7087 |
|
|
||
|
R |
= |
|
= |
= 2347Ом |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Б1 |
|
RБ2 + RБ |
|
7087 + 3509 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
24
Величины блокировочных конденсаторов находим из условия: 2π fC CБЛ = 10 g11 ;
|
|
|
100 g |
100 2.84 10−3 |
|
|||
C |
|
= |
|
|
11 |
= |
|
= 20пФ . |
БЛ |
|
2π f |
|
2 3.14 2.2 106 |
||||
|
|
|
C |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 2.13.2. Входной и выходной сигнал усилителя высокой частоты
Рис. 2.13.3. АЧХ и ФЧХ
25
2.14. Предварительный рассчет выходного каскада
Выходной каскад следует выполнять по двухтактной схеме в режиме класса AB. Поскольку выходная мощность Pвых = 45мВт(по условию), то необходимая мощность
сигнала в коллекторной цепи каждого транзистора P = 0.5 45 = 22.5мВт . Тогда с
max
учетом данных для бестрансформаторного режима работы двухтактной схемы каскада
класса АВ, ξ |
= 0.4 и ξ |
I |
= 0.85 , то из уравнения P |
= 0.5ξ |
E |
K |
ξ |
I |
K max |
, где E |
K |
будем |
|||
U |
|
|
|
max |
|
U |
|
I |
|
|
|
||||
считать напряжением U KЭ = 6.3В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
I K max |
= |
0.0225 |
|
= 0.01А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0.4 6.3 0.85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Из транзисторов с p − n − p проводимостями наиболее подходящим является транзистор
KT104A , имеющий максимальный ток до 0.05 A при PK max = 150 мВт .
Согласно равенству M |
н.вых |
= 4 |
M |
н.нч |
|
для выходного каскада допустимо иметь |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fв |
|
|
2 |
||
M н.вых = 4 4 ≈ 1.41 . По уравнению M н.т = |
|
|||||||||||||||
|
1 + |
|
|
вычисляем |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fα (1 − α ) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5000 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
M н.т = |
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
= 1.0000006 , |
|||||
|
|
5 10 |
6 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(1 − 0.985) |
|
|
|
|
|||||
что меньше допустимого для каскада и приемлемо. Поэтому данный транзистор обеспечит допустимые амплитудно-частотные искажения и приемлем для последующего расчета.
При заданном напряжении источника питания равенство E0 ≤ (0.3: 0.4)EK max
выполняется: 6.3 ≤ (0.3: 0.4)30 = 9 :12 . Выходные характеристики транзистора для схемы с ОЭ приведены на рис. 3.1.1. Справа приведены значения токов базы.
Рис. 3.14.1. Выходные характеристики транзистора КТ104А
Для линии AB сопротивление нагрузки равно 500Ом . При I K A = 0.09мкА и I K Б = 11.2 мА получим U KЭ A = 5.15В и U KЭB = 0.6В. Тогда по формулам: Im K = I КЭБ − I КЭ А и
26
U m K = U КЭ A − U КЭБ получаем Im K = 11.2 мА и U m K = 4.55В . Тогда максимальная мощность
сигнала в коллекторной цепи каждого транзистора P = 0.5 I |
K AB |
U |
K AB |
= 0.025Вт, что на |
max |
|
|
13% больше требуемой для каждого транзистора. Принимаем этот режим за исходный для
дальнейшего расчета. Находим по формуле |
P = |
2EK [I K Б + I K A (π −1)] |
= 0.044Вт . |
|||
|
|
|
||||
|
|
0 |
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
||
P = P − P = 0.044 − 0.025 = 0.019 . Для одного транзистора рассеивается вдвое меньше |
||||||
K |
0 max |
|
|
|
|
|
мощности ( 0.5 0.019 = 0.01 ) и неравенство PK ≤ PK max |
выполняется 0.01 < 0.15 . |
|||||
Рис. 3.14.2. Входные характеристики транзистора КТ104А
На рис. 3.1.2. изображены входные динамические характеристики транзистора КТ104А для схемы с ОЭ. Переносим на характеристику с напряжением EK = 6.3В точки А и Б, и
определяем значения соответствующих им напряжений: U БЭ Б = 1.097В , U БЭ А = 230 мВ .
Рассчитаем амплитуду входного сигнала транзистора U m БЭ = 1.097 − 0.023 = 1.074В . Из характеристик на рис. 3.1.1 находим I Б Б = 0.23мА , I Б А = 0 . Тогда Im БЭ = 0.23 − 0 = 0.23мА.
Входное сопротивление каждого транзистора вычисляем из формулы h |
= |
U m БЭ |
: |
||
|
|||||
|
|
11э |
|
Im Б |
|
|
|
|
|
||
h11э = |
1.074 |
= 4.7кОм |
|
|
|
|
|
|
|
||
0.00023 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Малые нелинейные искажения в каскаде по схеме с ОЭ получаются при выборе внутреннего сопротивлении источника сигнала из соотношения Rc ≈ (2 : 8)h11э
Полагая численный коэффициент равным 2, по формуле Rc ≈ 2 4700 = 9400 . Вычислим амплитуду входного напряжения каскада U m ВХ = 1.074(9700 + 4500 + 4700) / 4700 = 4.3 . Из равенства KT = U mK / U mБЭ вычисляем коэффициент усиления напряжения транзисторами выходного каскада KT = 4.55 /1.074 = 4.23 .
Точка B на нагрузочной прямой соответствует току базы I Б B = 7.5мА. Для выбранной нагрузочной линии отношение отрезков АВ/АБ=8/13=С=0.61 . По формуле
kГ |
≈ |
2С −1 |
вычисляем коэффициент гармоник kГ |
≈ |
2 0.65 −1 |
= 0.09 . |
2(1 + С) |
|
|||||
|
|
|
2(1 + 0.65) |
|
||
27
Согласно равенству kГ.ВЫХ ≈ 0.7 kГ , получим kГ.ВЫХ
Следовательно, для его обеспечения необходимо применить ООС, уменьшающую усиление каскада в α = kГ / kГ.ВЫХ = 1.41 = раза. Во столько же для компенсации действия
обратной связи необходимо увеличить входной сигнал каскада, охваченного ООС. Поэтому входное сопротивление каскада при наличии обратной связи должно быть
U m ВХ .О.С. = αU mВХ = 1.41 4.55 = 6.43В.
По формуле ε = (α −1) / kТ , получим ε = (1.41 −1) / 4.23 = 0.09 . Таким образом, все необходимые характеристики выходного каскада найдены.
Рис. 3.14.3. Принципиальная схема выходного каскада
Рис. 3.14.4. АЧХ и ФЧХ
28