курсач / материалы / Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. 1976г

В качестве генераторов пилообразного напряжения в УПТ чаще всего используют ламповые или транзисторные фантостроны. Под­ робный расчет усилителей постоянного тока и генератороа пило­ образного напряжения приводится в работах [10, 11, 12],

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Радиоприемные устройства. Под ред. В. И. Снфорова. М., «Сов. ра­ дио», 1974.

2.Капланов М. Р., Левин В. А. Автоматическая подстройка частоты.

М.— Л., Госэнергонздат, 1962.

3.Каганов В. И. Системы автоматического регулирования в радиопере­ датчиках. М., «Связь», 1969.

4.Кривицкий Б. X. Автоматические системы радиотехнических уст­ ройств. М. — Л., Госэнергонздат, 1962.

5.Сартасов Н. А., Едвабиый В. М., Грнбнн В. В. Коротковолновые ма­ гистральные радиоприемные устройства. М., «Связь», 1974.

6.Чистяков Н. И. Декадные синтезаторы частот. М., «Связь», 1969.

7.Шахгильдян В. В., Ляховкин А. А. Системы фазовой автоподстройки частоты. М., «Связь», 1972.

8.Бычков С. И., Буренин Н. И., Сафаров Р. Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. М., «Сов. радио», 1962.

9.Куликовский А. А. Линейные каскады радиоприемников. М. — Л,

Госэиергоиздат, 1958.

10. Радиотехнические схемы иа транзисторах и туннельных диодах (теория н расчет). Под ред. Р. А. Валитова. М., «Связь», 1972.

Авт.: Г. П. Балан, В. Я. Баржнн, Р. А. Валитов и др.

11.Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М., «Энергия», 1973.

12.Расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах! (сборник примеров и задач). Под ред. Т. М. Агаханяна. М., «Сов. радио»,

1975. Авт: Т. М. Агаханян, А. Н. Кармазннскнй, А. В. Мезенцев, В. М. Они­ щенко.

12

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИЕМНИКОВ

12.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПРИЕМНИКОВ

Основной задачей конструирования приемника является обес­ печение работоспособности устройства с параметрами, заложенными

а) нахождение такого взаимного расположения отдельных кас­ кадов и узлов на печатной плате или шасси, которое давало бы ми­ нимум паразитных связей и тем самым обеспечивало высокую устой­ чивость устройства, решения с этой целью вопросов экранировки и применения ряда других мер;

452

б) обеспечения жесткости конструкции, надежности теплоотво­ да, в некоторых случаях герметизации, коррозионной и инсектостойкости устройства. Эти мероприятия обеспечивают защиту при­ емника от ударов и тряски при транспортировке, вредных клима­ тических воздействий, от повреждений, вызываемых тропическими насекомыми, от ядерного излучения и т. п., а также его надежность при длительной работе;

в) обеспечения удобства управления, контроля, ремонта, транс­ портировки, серийного или массового производства, а также внеш­ него оформления в соответствии с требованиями эстетики;

г) уменьшения габаритных размеров и массы; д) конструктивного согласования приемника с аппаратурой,

скоторой он работает совместно.

Внастоящее время радиоаппаратура выполняется либо из ди­ скретных элементов, либо на интегральных микросхемах. В ряде случаев (и особенно в приемниках) используются и интегральные микросхемы и дискретные элементы. Так, оконечные каскады УНЧ из-за большой рассеиваемой мощности реализуют на мощных тран­ зисторах, снабженных радиаторами. Предоконечные каскады можно реализовать и на микросхемах.

Элементы контуров (катушки индуктивности, конденсаторы), а также электролитические конденсаторы развязывающих фильтров не входят в состав микросхем и представляют собой дискретные элементы. Соединение дискретных элементов и микросхем осущест­ вляется методом печатного монтажа на общей плате из диэлектрика (гетинакса, стеклотекстолита и пр.), на которую методом травления фольги или напылением наносятся соединительные проводники.

От правильной разработки печатной платы в большой степени зависит устойчивость приемника. Усиление в тракте до детектора может достигать 100—120 дБ поэтому малейшие паразитные связи между каскадами могут привести к самовозбуждению или к сущест­ венному изменению параметров по сравнению с расчетными (изме­ нение усиления, искажение формы частотной характеристики).

Паразитные связи могут возникать либо через поля рассеяния, либо через проводящие участки на плате, общие для разных кас­ кадов. Для уменьшения паразитных связей следует тщательно продумать размещение каскадов на печатной плате. При этом нужно руководствоваться следующими соображениями.

Первые и последние каскады тракта должны располагаться про­ странственно возможно дальше друг от друга. В этом смысле лучшим решением является расположение каскадов «в линейку». Как пра­ вило, по этой системе выполняют УПЧ радиолокационных и теле­ визионных приемников, имеющие большое усиление. Такая ли­ нейка представляет собой длинную узкую печатную плату (либо несколько более коротких плат, расположенных в ряд на шасси), полностью экранированную со всех сторон. Наличие внутренних экранирующих перегородок между каскадами дополнительно уве­ личивает устойчивость (рис. 12.1).

453

Рнс. 12.3. Подключение элементов усилительного каскада к общему про­ воду и шине питания.

Однако размещение схемы «в линейку», обеспечивая высокую устойчивость, в ряде случаев ведет к нерациональному использо­ ванию пространства. Поэтому, например, в переносных радиовеща­ тельных приемниках каскады располагают по периметру платы, в то время как в ее центре помещают конденсатор переменной ем­

К данному каскаду, подключались к шине питания или к общему проводу в одной точке (рис. 12.3). Это предохраняет от паразитных связей через общие для разных каскадов участки схем. Возможность образования таких связей иллюстрируется схемой рис. 12.4, а,

Рнс. 12.4. Неправильное (а) н правильное (б) включение конденсатора раз­ вязывающего фильтра.

на которой место соединения конденсатора Сф с общим проводом выбрано неудачно, так как переменная составляющая тока 2-го каскада, протекая по участку 1—2, создает на нем падение напря­ жения, приложенное ко входу 1-го каскада последовательно с ис­ точником сигнала. Схема на рис. 12.4, б от этого недостатка сво­ бодна.

Для соединения большого числа выводов различных элементов

Печатные проводники, несущие сигнал, должны иметь кратчай­ шую длину, проходя между соединяемыми точками по прямой ли­ нии. Не менее важно это требование и в отношении общего провода. Печатные проводники, несущие сигнал, не должны проходить вбли­ зи аналогичных проводников других каскадов.

Для обеспечения жесткости конструкции печатные платы в приемнике крепятся на прочном основании (обычно на раме, от­ литой из алюминиевого сплава или штампованной из стали). В про­ фессиональных устройствах, имеющих блочную конструкцию, та­ кие рамы в виде кассет, со штыревыми ра.зъемами (рис, 12.5) встав­ ляются в направляющие кожухи.

Кожух может быть литым или сваривается из стальных швелле­ ров и уголков и обшивается снаружи листами дюралюминия. На задней стенке монтируются ответные части разъемов, с помощью которых кассеты соединяются с остальной схемой. Для облегчения

. 455

попадания штырьков разъемов в гнезда на раме кассеты устанав­ ливаются направляющие штыри.

При установке приемника на подвижном объекте его кожух крепится к объекту с помощью амортизаторов для уменьшения вредного влияния тряски. Упругим элементом амортизатора может быть резина, стальная пружина или их сочетание. Наибольшее распространение получили амортизаторы с упругим элементом в виде резиновой шайбы специальной формы, привулканизированной по периметру к металлической пластине с металлической втулкой в центре. Они просты по конструкции, компактны и дешевы. Одна-

Рис. 12.5. Блок-кассета панорамного приемника.

ко резина как упругий элемент обладает рядом недостатков: плохо выдерживает большие и длительные деформации, а ее жесткость в сильной степени зависит от температуры.

От этих недостатков свободны пружинные амортизаторы с воз­ душным или фрикционным демпфированием. В первом случае дем­ пфирование осуществляется за счет вытекания воздуха через кали­ брованное отверстие из резинового баллона, в который заключена пружина, при его сжатии. Во втором случае затухание достигается за счет трения специального поршня о цилиндрический корпус амор­ тизатора. Подобные амортизаторы выпускаются на нагрузки от 0,25 до 15 кГ. Виброизоляция начинается с частот вибраций 10— 20 Гц. Приемник крепится к полу объекта на четырех-шести амор­ тизаторах и к стене двумя-четырьмя амортизаторами, расположен­ ными на задней стенке корпуса.

Жесткость конструкции в бытовой аппаратуре (телевизионные, радиовещательные приемники) обеспечивается более простыми средствами. В них применяется обычно единственная рама с одной или несколькими печатными платами. Для облегчения ремонта в не­ которых случаях рама крепится на шарнирах и может откидывать­ ся, открывая доступ к монтажу.

453

Важное значение имеет прочность крепления элементов к самой печатной плате. Обычно выводы малогабаритных резисторов, кон­ денсаторов, микросхем, катушек индуктивности припаиваются, более крупные элементы: транзисторы (особенно мощные), транс­ форматоры, конденсаторы переменной емкости и т. п. — имеют до­ полнительное крепление к плате либо болтами, либо специальными обоймами. Степень требуемой жесткости конструкции приемника определяется условиями его эксплуатации.

В приемнике обычно имеется большое количество разъемных соединений, к ним предъявляются весьма серьезные требования в отношении надежности контакта. Переходные сопротивления не должны превышать 0,01 Ом, что обеспечивается при контактном давлении 50—100 г.

При соединении многожильных кабелей требуется компактность разъема, в этом отношении удобны пары типа, изображенного на рис. 12.6, а. При соединении блоков без кабелей необходимо компен­ сировать неточность их взаимного положения. Для этого в одном блоке делаются «плавающие» (рис. 12.6, б) контакты или такие пары контактов, которые допускают значительные взаимные сме­ щения (рис. 12.6, г). Соединения рис. 12.6, вид используются в многоконтактных разъемах для подсоединения кабелей к блокам.

Материал изоляционного основания выбирается в соответствии с требованиями к межконтактной емкости и допустимым потерям. Для высокочастотных разъемов применяют полистирол, фторопласт, ультрафарфор и пр. Для низкочастотных разъемов основания изго­ товляются из пресс-порошка.

Контакты должны быть разгружены от механических напряже­ ний. Для этого нужно обеспечить механически жесткое крепление соединяемых блоков или кабелей (резьбовые соединения, пружинные

Чтобы эти воздействия не оказывали вредного влияния на работо­ способность приемника и не ухудшали его качественных показа­ телей, наиболее уязвимые элементы (контурные катушки, трансфор­ маторы) и отдельные блоки помещают в специальные герметические кожухи. Лицевая панель блока в этом случае имеет по периметру сплошную резиновую прокладку, которая обеспечивает хорошее уплотнение. Вставленный в кожух блок притягивается к нему бол­ тами через приливы лицевой панели.

. Подлежащие герметизации катушки индуктивности, трансфор­ маторы полностью запаиваются в экран из латуни или омедненной стали. Выводы делаются через стеклянные или керамические «бу­ сы» — проходные изоляторы. Такой изолятор имеет обычно форму цилиндра или шара, через его центральную часть проходит вывод, а часть наружной поверхности посеребрена и пайкой герметично

кий полузакрытый штырек и изогнутая пластина плоского сечения.

458

соединена с экраном. В других конструкциях изоляторов в наруж­ ную поверхность вваривается пластина из сплава «ковар», которая и припаивается к экрану.

Если герметизации подлежит катушка с подстроечным сердеч­ ником, то в экране оставляется небольшое отверстие под отвертку, которое после настройки запаивается. Для герметизации малогаба­ ритных катушек индуктивности и трансформаторов широко при­ меняется заливка их эпоксидным компаундом.

При работе приемника выделяется некоторое количество тепла, которое необходимо отводить во избежание перегрева выше допу­ стимого предела. Теплоотвод от элементов приемника, не помещен­

ных в герметичный кожух, достигается за счет естественной конвек­ ции воздуха. При этом транзисторы и микросхемы большинства его каскадов специальных мер по обеспечению теплоотвода не требуют, так как потребляемая ими мощность весьма мала. Исклю­ чение составляют мощные транзисторы выходных каскадов. Рас­ сеиваемая ими мощность составляет от единиц до десятков ватт, в связи с чем эти приборы монтируются на радиаторах, обеспечи­ вающих нужный теплоотвод.

Эффективность радиатора характеризуется его тепловым сопро­ тивлением

^рад = (Т’пер Т)1Р /?пк> (12.1)

где 7?Рад — тепловое сопротивление радиатора, выраженное в гра­ дусах Цельсия на ватт; /?пк— тепловое сопротивление «переход —•

температуре корпуса транзистора (или приближенно температуре радиатора Град, так как обычно тепловое сопротивление переход —

корпус достаточно мало); Т — температура окружающей среды и Р—• мощность, рассеиваемая прибором.

Для обеспечения требуемой величины 7?рад нужно применять радиатор с соответствующей поверхностью излучения, которую можно определить, пользуясь графиками на рис. 12.7, 12.8.

Графики рассчитаны в предположении, что радиатор выполнен в виде вертикальной пластины. Коэффициент е характеризует луче­

ку нагретого.

Корпус транзистора должен иметь с радиатором хороший тепло­ вой контакт. Следует иметь в виду, что у мощных транзисторов кор­ пус электрически соединен с выводом коллектора. Для улучшения теплоотвода следует в этом случае электрически изолировать радиа­ тор от шасси, а не транзистор от радиатора. Выводы транзистора пропускаются через отверстия в радиаторе, причем следует преду­ сматривать отдельное отверстие для каждого вывода, а не одно общее для всех (место наибольшего разогрева в транзисторе нахо­ дится, как правило, в области между выводами; именно с этого ме­ ста нужно иметь хороший теплоотвод).

Если блок полностью герметизирован, теплоотвод осуществляет­ ся только конвекцией воздуха в его внутреннем объеме. Воздух нагревается от радиаторов, а охлаждается о наружные стенки кожу­ ха. Для повышения эффективности этого охлаждения поверхность кожуха иногда выполняется ребристой.

Одним из наиболее опасных следствий неблагоприятных клима­ тических воздействий является коррозия металлических деталей приемника. В его конструкции, в зависимости от конкретных усло­ вий, следует использовать материалы, мало подверженные корро­ зии (сплавы меди, алюминия) и соответствующую гальваническую

460

ние, хромирование и т. д.). Необходимо избегать механического соединения деталей, изготовленных из металлов с заметно разными электрохимическими потенциалами. Например, недопустимо со­ единять латунные детали алюминиевой заклепкой. Для выбора ма­ териалов в этих случаях можно руководствоваться таблицей элек­ трохимических потенциалов (так называемый электрохимиче­ ский ряд).

На основе анализа электрохимического ряда составлена таблица допустимых и недопустимых сочетаний материалов при сопряже­ нии деталей в узел (табл. 12.1).

При защите металлических деталей другими металлами также необходимо учитывать электрохимические свойства последних. По­ крытие называется анодным, если в данной среде электрохимиче­ ский потенциал покрытия меньше электрохимического потенциала детали, при обратном соотношении — катодным. Анодные покры­

461