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 fПЧ = 128 кГц; полоса модуляционного сигнала fmin = 0,3 кГц; fmax = 3,1 кГц; расстройка на частоту соседнего канала ΔfСК = 26 Гц; избирательность на уровне полосы пропускания δп = 3 дБ (необходимо получить δСК = 20 дБ).
Расчет производим следующим образом:
Выбор транзистора производим при выполнении условия:
fY21 > (2…3)fПЧ = 3·128 = 384 кГц, где fY21 = f·h11Б/ZБ.
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: h21Э = 20 ÷ 70; h11Б = 38 Ом; h22Б = 3 мкСм; СК = 4 пФ; τК = 300 пс; │h21Э│= 8 на fИЗ = 20 МГц; UК = -5 В; IК = 1 мА; СЭ = 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. Величина
задается в пределах 3…6 дБ.
Если по условиям задания
заданное, то увеличивают число звеньев
n = 5 и весь расчет повторяют
заново.
Таким образом, требуемая избирательность обеспечивается при
n = 3; ΔfСР=7,38 кГц.
В справочной литературе, как правило, дают h – параметры транзисторов, но для дальнейших расчетов целесообразно преобразовать данные транзистораГТ-310А в g – 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 КСВ = 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, КПФ = 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 , приняв IК0 ≈ IЭ :
,
где UR3
= (0,15 - 0,2)EК;
.
Выбираем по ГОСТ R3 = 2,2 кОм типа МЛТ-0,125.
б). Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя:
.
При этом выбираем
и
напряжении на резисторе R2:
;
.
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.