7. Схема согласования

Схема согласования представляет собой делитель напряжения на подстроечном резисторе. Необходимость ее введение вызвана несоответствием амплитуды сигнала на выходе полосового фильтра (единицы В) и на входе двухтактного УМ (доли В).

Рис. 7.1 Принципиальная схема СС.

Исходные данные для расчета:

1. напряжение на входе СС Uвх сс = U1 5 B;

2. напряжение на выходе СС Uвых сс =U2 = 0.3 В;

3. Rвх = 1 кОм.

Расчет: коэффициент деления напряжения: Задаемся изменением равным :

В качестве R2 выбираем подстроечный резистор типа СП5-17 - 1к 5%. . Диапазон рабочих температур: -60…+125 С.

Расчет ведем на среднее значение: R2 = .

Выбираем по ГОСТу: тип -МЛТ - 0.125 - 2.2к 10% .

Выбираем по ГОСТу: тип-МЛТ - 0.125 - 39 к 10%.

Выходное сопротивление . Поэтому, чтобы схема согласования не шунтировала выход фильтра, необходимо выполнение условия:

R1+R2+R3 >> 1 кОм. Для данного расчета: R1+R2+R3 = =39000+502+2200>>1кОм, т.е. это условие выполняется.

8. Активный фильтр

Введение в схему ГСС активного фильтра связано с необходимостью отфильтровывать основную гармонику сигнала f_н. В качестве активного фильтра лучше всего применить полосовой биквадратный фильтр 2-го порядка [7] (рис.8.1).

Рис. 8.1. Принципиальная схема биквадратного ПФ второго порядка.

Исходной расчетной величиной является резонансная частота ПФ

Задаемся коэффициентом передачи фильтра на частоте : К = 1 и допустимой доброт-ностью фильтра Q = 100. Исходя из этих величин, определяем параметры схемы рис.8.1:

полоса пропускания ПФ:

Выбираем три ОУ типа К140УД6 [5]:

ПФ второго порядка описывается передаточной функцией:

.

Параметры биквадратного ПФ второго порядка [7]:

Определяем номинальное значение емкости:

(выбираем емкость по ГОСТу: КЛГ - 5.1н 70 5%).

Определяем величины резисторов в схеме ПФ:

(Выбираем по ГОСТу:

тип -МЛТ - 0.125-1.6 М 5%).

(Выбираем по ГОСТу: тип -МЛТ - 0.125-1.6 М 5%).

(Выбираем по ГОСТу: тип -МЛТ - 0.125 - 16 к 5%).

Сопротивления R_f1, R_f, R_b и R_g является нагрузкой для ОУ и, следовательно, их значение не должно быть меньше , которое для выбранного типа составляет 1 кОм, т.е. это условие удовлетворяется.

Для использования возможности подстройки центральной частоты данного ПФ с помощью R_f1 при сохранении постоянства ширины полосы пропускания применим показанную на рис.8.2 схему включения двух сопротивлений (постоянного и подстроечного резистора) вместо R_f1.

Рис.8.2

Значения сопротивлений R_f1' и R_f1” находятся из условия:R_f1' + R_f1” = R_f1.

Поэтому реализуем на следующих резисторах:

R_f1`= 10 кОм типа МЛТ 0.1255%;

R_f1``= 6 кОм типа СП360.2510%.

В приложении Г приводятся тексты программ, строящих АЧХ и ФЧХ данного фильтра. Результаты моделирования:

Рис. 8.3.

Рис. 8.4.

9. Генератор тактовых импульсов на логических элементах

Для того, чтобы выполнялось заданное в Т.З. условие по нестабильности частоты: (f / f )  10^5, используем ГТИ на основе кварцевого резонатора. Такое решение позволяет получить нестабильность частоты (10^610^8). Причем, размеры и стоимость кварца зависят от частоты (снижаются с повышением частоты). Проектировать генератор на основную частоту  нерационально. Поэтому будем генерировать частоту (0,51,5)МГц, т. к. ГТИ рационально выполнить на МОП ЛЭ.

В качестве ГТИ будем использовать мультивибратор на логических элементах “ИНЕ” с транзисторным ключом на входе. Для конкретизации задачи выбираем ЛЭ МОП серии. В этом случае транзисторный ключ выполняется на полевом транзисторе.

Рис. 9.1. Принципиальная схема ГТИ.

Задаемся коэффициентом деления счетчика (микросхема К561ИЕ10), тогда .

Исходные данные для расчета ГТИ:

1. Напряжение питания Е_п = 15 В;

2. Частота генерируемого сигнала F_ГТИ = 512 кГц.

Будем использовать ИМС “3И-НЕ” К561ЛА9. Справочные данные ИМС: Е_п=315 В, I_ВЫХmаx=9мА, I_пот=15мкА.

Из таблицы приложения В выбираем кварцевый резонатор РГ27: обладающий добротностью 45000, внутренней шунтирующей ёмкостью С₀=4 пФ, диапазон рабочих частот: 0.50 0.75 МГц.

Выбираем полевой транзистор КП307В. Его параметры: U_ЗИm=27 В, U_СИm=27 В, U_ЗСm=27 В, U_{отс.спр}=3 В, I_Сm=25 мА, U_отс= U_{отс.спр} +2 = 5 В.

Расчет параметров генератора:

Задаемся величиной емкости С1=0.25 нФ.

Ом. Выбираем по ГОСТ: R1=3.3 кОм , R2= 600 Ом типа МЛТ0.1255%. С1= 0.25 нФ типа КД  2%; С2=С3=20 пФ типа КТ-22%.

Определяем период следования импульсов: ,

Отклонение расчетной частоты от требуемой составляет , что вполне допустимо для кварцевого ГТИ (допустимо 0.5%).