2.3.2. Расчет упч с фильтром сосредоточенной избирательности

Каскад усилителя промежуточной частоты с фильтром сосредоточенной избирательности (ФСИ), как правило, являются первым каскадом тракта УПЧ. С увеличением числа элементарных звеньев ФСИ избирательность по соседнему каналу возрастает, однако более 5-ти звеньев не целесообразно использовать.

Произведем расчет схемы каскада УПЧ с трехзвенным фильтром сосредоточенной избирательности (рис. 2.7).

Рис.2.7

Исходные данные: частота настройки f_ПЧ= 128 кГц; полоса модуляционного сигналаf_min= 0,3 кГц;f_max= 3,1 кГц; расстройка на частоту соседнего канала Δf_СК = 26 Гц; избирательность на уровне полосы пропускания δ_п= 3 дБ (необходимо получить δ_СК = 20 дБ).

Расчет производим следующим образом:

Выбор транзистора производим при выполнении условия:

f_Y21> (2…3)f_ПЧ= 3·128 = 384 кГц, гдеf_Y21=f·h_11Б/Z_Б.

Активные сопротивления перехода базы ZБ определяются из выражения:

ZБ =τKζ/CK,

где τK– постоянная времени цепи обратной связи;

CK– емкость коллектора;

ζ= 1- для сплавных транзисторов;

ζ= 2 - для сплавных диффузионных транзисторов;

ζ= 3 - для мезатранзисторов.

Выбираем диффузионно-сплавной транзистор ГТ310А, имеющий параметры: h_21Э= 20 ÷ 70;h_11Б= 38 Ом;h_22Б= 3 мкСм; С_К= 4 пФ; τ_К= 300 пс; │h_21Э│= 8 наf_ИЗ= 20 МГц;U_К= -5 В;I_К= 1 мА; С_Э= 120 пФ.

Рассчитываем граничную частоту

;

где .

Так как fY21>384 кГц выбор транзистора считаем правильным.

2. Определяем требуемую полосу пропускания тракта УПЧ:

П = 2ΔfПЧ=2FВ=2·3,1=6,2 кГц.

3. Определяем параметр η* на уровне полосы пропускания:

.

4. Задаемся числом звеньев фильтра n= 3.

5. Определяем ослабление на границе полосы П, создаваемое одним звеном:

.

6. По графикам рис. 2.8 находим обобщенную расстройку X= 0,84.

Рис. 2.8

7. Определяем разность частоты среза:

.

8. Определяем относительную расстройку:

.

9. Уточняем значение параметра η для одного звена ФСИ:

.

10. С помощью обобщенных резонансных кривых(рис. 2.9) находим ослабление соседнего канала , обеспечиваемое одним звеном.

Рис. 2.9

11. Определяем общее расчетное ослабление фильтра на частоте соседнего канала:

,

где - ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузки. Величиназадается в пределах 3…6 дБ.

Если по условиям задания заданное, то увеличивают число звеньевn= 5 и весь расчет повторяют заново.

Таким образом, требуемая избирательность обеспечивается при

n= 3;Δf_СР=7,38 кГц.

В справочной литературе, как правило, дают h– параметры транзисторов, но для дальнейших расчетов целесообразно преобразовать данные транзистораГТ-310А вg– параметры.

;

;

.

12. для расчета элементов звеньев и параметров каскада с ФЗИ

задаются величиной номинального характеристического… сопротивления фильтра ρ₀ = 20 кОм.

13. Вычисляем коэффициент трансформации для первого контура ФЗИ:

,

следовательно,

14. Вычисляем коэффициент трансформации для последнего контура ФЗИ:

.

следовательно,

Если , то для согласования фильтра с коллекторной цепью параллельно входу фильтра включают шунтирующий резистор с проводимостью:

;

.

Выбираем по ГОСТ - 30 кОм типа МЛТ-0,125.

15. Рассчитываем элементы, образующие звенья фильтра:

;

;

;

;

;

;

, где К_СВ = 0,8 – коэффициент связи (задается в пределах 0,7…0,9).

16. По графику рис. 2.10 определяем коэффициент передачи ФСИ для n= 3 и η = 0,13, К_ПФ = 0,76·0,9.

Рис. 2.10

17. Рассчитаем коэффициент усиления каскада, нагруженного на ФСИ:

.

18. Расчет элементов температурной стабилизации рабочей точки усилительного каскада с фильтром.

а). Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R₃ , принявI_К0 ≈I_Э:

, гдеU_R3= (0,15 - 0,2)E_К;

.

Выбираем по ГОСТ R₃= 2,2 кОм типа МЛТ-0,125.

б). Определяем сопротивление резистора R₁в цепи делителя:

.

При этом выбираем и напряжении на резистореR₂:

;

.

Выбираем по ГОСТ R₁= 33 кОм типа МЛТ-0,125.

в). Находим сопротивление резистора R₂:

.

Выбираем по ГОСТ R₂= 8,2 кОм типа МЛТ-0,125.

г). Определяем емкость блокировочного конденсатора:

;

.

Выбираем по ГОСТ С₃= 1 мкФ типа К50-6 на напряжение 20 В.