2 Разработка принципиальной схемы


2.1 Расчет амплитудного ограничителя

 

Принципиальная схема транзисторного ограничителя амплитуды приведена на рисунке 2.1.1. Методика расчета взята из [3].

Для уменьшения порогового напряжения и увеличения коэффициента ограничения транзистор работает при пониженном коллекторном напряжении порядка 2-3 В за счет использования резистора Rф.

Выбираем транзистор КТ339А. Его справочные данные, необходимые для расчетов, следующие:

обратный ток коллектора, мкА 2

статический коэффициент передачи тока ОЭ 50

граничная частота передачи тока в схеме с ОЭ, Мгц 550

емкость коллекторного перехода, пФ 0,65

модуль прямой проводимости на частоте 465 кГц, мСм 0,033

Входная и выходная характеристики приведены на рисунке 2.1.2.

Зададимся напряжением питания Eко=6 В и сопротивлением Rф фильтра 1 кОм. Согласно равенству

arctg α1=1/Rф

arctg α1=1/1000, чему соответствует линия 1 на рисунке 2.1.2.

По выходной характеристике, приведенной на рисунке 2.1.2, выбираем рабочую точку А, для которой Iка=2,2 мА и


 

Рисунок 2.1.1 – Принципиальная схема амплитудного ограничителя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 2.1.2 – Характеристики транзистора КТ339А

Iба=50 мкА. Коэффициент включения определяется по формуле:

pк≤(0,75…0,85)√Rфgэ1

где gэ1 – эквивалентная проводимость коллекторного контура.

gэ1эg/δ

где δэ – эквивалентное затухание контура;

δ – собственное затухание контура (принимается равным 0,01);

g – собственная резонансная активная проводимость колебательного контура.

Эквивалентное затухание контура определяется по формуле:

δэ=2 δ(1+g21/g)

где g21 – выходная проводимость транзистора, определяется по справочнику (g21=7*10-6 См).

Собственная резонансная активная проводимость колебательного контура g рассчитывается как

g=δωoCэ

где ωo – резонансная частота (принимается 465 кГц);

Cэ – эквивалентная емкость входного контура (принимается равной 20 пФ).

g=0,01*465000*6,28*20*10-12=0,58*10-6 См

δэ=2*0,01(1+7/0,56)=0,27

gэ1=0,27/0,01*0,58*10-6=15,6*10-6 См

pк=0,8*√103*15,6*10-6=0,1

Емкость конденсатора фильтра вычисляется по формуле:

Сф≥(10…20)/(foRф)=15/465000/1000=32*10-9=32 нФ

Выбираем из стандартного ряда номиналов конденсатор емкостью 33 нФ.


Сопротивление в цепи базы находится по формуле:

Нагрузочная характеристика для переменного тока проходит через точку А (рисунок 2.1.2) и имеет угол наклона, равный

arctg α2= gэ1/p2к

arctg α2=15,6*10-6 /0,01=0,0156

Этому углу соответствует линия 2 на рисунке 2.1.2. Для точки Б получаем Iкмакс=16 мА, Iбмакс=0,35 мА.Максимальная амплитуда входного сигнала, с которой начинается ограничение, равна:

Uмвх.л=0,5(Uбб-Uбв)=0,5(0,9-0,4)=0,25 В.

Rб=(6-0,8)/((16-2,2)*10-3)*25=10 кОм

Амплитуда напряжения на коллекторном контуре определяется по формуле:

Umвых.лкY21 Uмax.вх /gэ1

Umвых.л=0,1*0,033*0,25/15,6*10-6=5,3 В

Когда амплитуда входного сигнала превышает Uмax.вх, транзистор работает с отсечкой обоих полупериодов, и выходной сигнал соответствует уравнению

Umвых.н=Umвых.л Н(Umвх.н/Umвх.л)

где Umвых.н – амплитуда напряжения на выходе ограничителя, В при входной амплитуде Umвх.н, В;

Umвых.л – максимальная амплитуда напряжения на входе, В, при работе в линейном участке;

Н(Umвх.н/Umвх.л) – коэффициент, определяемый по рисунку 2.1.3. Он представляет собой часть амплитудной характеристики ограничителя, работающего в нелинейном режиме.

Пороговое напряжение ограничителя, при котором он еще работает в линейном режиме, определяется по формуле:

Uпор=1,5Umвх.л=1,5*0,25=0,375 В

При отношении Umвх.н/Umвх.л равном двум, находим по рисунку 2.1.3 величину Н. Н=1,25. Следовательно, напряжение на выходе ограничителя составит

Umвых.н=Umвых.л Н(Umвх.н/Umвх.л)=5,3*1,25=6,62 В

Проведя ряд аналогичных вычислений для разных значений входного напряжения, заносим результаты в таблицу 2.1.1.

Таблица 2.1.1

Uвх, В

0,25 0,35 0,5 0.75 1
Н 1 1,15 1,25 1,26 1,27

Uвых, В

5,3 6,1 6,6 6,68 6,73

По этим данным строим график зависимости Uвых=f(Uвх). График этой функции приведен на рисунке 2.1.4. Окончательная принципиальная схема с указанием номиналов деталей приведена в Приложении 2.


Рисунок 2.1.3 – График для нахождения коэффициента Н

 

 

Uвых,В

 

7
6
5
4
3
2
1

Uвх

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

 

Рисунок 2.1.4 – Зависимость Uвых=f(Uвх)


2.2 Расчет частотного детектора

В качестве частотного детектора выбираем частотный детектор с фазовым детектированием, как простой в настройке и не критичный к параметрам применяемых элементов. принципиальная схема частотного детектора приведена на рисунке 2.2.1. Рассчитаем все элементы данной схемы. Методика расчета взята из [14].

Зададим следующие характеристики для расчета:

-    номинальная рабочая частота детектора fo=465 кГц;

-    максимальная девиация частоты Δfмакс=50 кГц;

-    верхняя частота модуляции Fмакс=10 кГц;

Параметры транзистора КТ339А выходного каскада УПЧ (амплитудного ограничителя, рассчитанного выше):

-    выходное сопротивление R’вых=1,8Rвых=1,8*1,1=2 кОм;

-   
емкость коллекторного перехода Ск=10 пФ;

Рисунок 2.2.1 – Принципиальная схема частотного детектора

-    ток коллектора Iк=2,2 мА (см. расчет амплитудного ограничителя);

Входные параметры усилителя постоянного тока:

-    входное сопротивление Rвх=1 МОм;

-    входная емкость Свх=1000 пФ.

1) Задаемся оптимальной величиной обобщенного коэффициента связи контуров β=1.

2) Определяем максимальную величину обобщенной расстройки:

αмакс=0,5 β=0,5


3) Эквивалентная добротность контуров определяется по формуле:

Qэ=4,65*105*0,5/(2*5*104)=2,32

4)      Величина конструктивного коэффициента связи равна:

kсв= β/Qэ=1/2,32=0,1

5) Выбираем диоды КД522, их крутизна Sд=5мА/В и емкость Сд=1,0 пФ.

6) Принимаем сопротивления нагрузки R2=R3=10 кОм, емкость монтажа См=5 пФ и собственная добротность контуров Qк=150.

7)      Величины емкостей нагрузки диодов (в пикофарадах) равны;

C3=C4=(4…5)*105/(FмаксR2)

где Fмакс – максимальная частота модуляции в килогерцах;

R1 – сопротивление нагрузки в килоомах.

C3=C4=4,5*105/(10*10)=4500 пФ

Выбираем стандартное значение 4,7 нФ, условие

C3=C4≥Сд*10-См=10-5=5 пФ при этом соблюдается.

8) Определяем угол отсечки токов диодов по формуле:

9) Коэффициент передачи детекторов по напряжению вычисляется по формуле:

Кд=cos θ=cos 0,57=0,84

10) Определяем собственное и резонансное эквивалентные сопротивления контуров:

Rк=2пfoL1Qк=2*3,14*465000*0,12*10-3*150=52,6 кОм

Rэ=2пfoL1Qэ=2*3,14*465000*0,12*10-3*2,32=813 Ом

11)    Коэффициент включения контура в коллекторную цепь транзистора:

mвх=1,55, принимаем mвх=1.

12) Находим значение функции φ(αмакс, β):

13) Определяем максимальное напряжение на выходе дискриминатора:

Uвыхд=0,33IкRэm2вкКд φ(αмакс, β)

Uвыхд =0,33*2,2*0,813*1*0,84*0,169=83,8 мВ

14)    Емкость С1 находим по формуле:

С1=(3…5)*104/(foRэ)=80 нФ

Выбираем стандартный конденсатор 100 нФ.

15) Индуктивность L3 дросселя определяется как

L3=(10…20)L1=10*0,12=1,2 мГн

16) Находим емкость резонансного контура:

Ск=2,53*104/(f2o L1) – m2вкCвых - Cм=1960 пФ

Выбираем стандартное значение 2200 пФ.

Для увеличения крутизны выходного напряжения применяется усилитель постоянного тока с изменяемым коэффициентом усиления от 2 до 12, собранный на операционном усилителе К548УН1Б. Полная принципиальная схема частотного детектора приведена в Приложении 3.


Информация о работе «Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик АМ-ЧМ приемника»
Раздел: Радиоэлектроника
Количество знаков с пробелами: 64882
Количество таблиц: 20
Количество изображений: 20

Похожие работы

Скачать
32171
7
0

... . Корпус стенда ЛС-2 имеет габариты: 260х320х60 мм . 2. Постановка задачи и основные технические требования предъявляемые к устройству . В результате проведенного анализа недостатков и достоинств лабораторного стенда ЛС2, а также с учетом технических и методических требований можно сформулировать основную задачу дипломного проекта: 1) Стенду необходимо иметь по возможности минимальные размеры. ...

Скачать
193894
73
12

аучного цикла является отсутствие возможности реальной постановки учебного, и лабораторного эксперимента. Хотя в настоящее время имеются разработки виртуальных лабораторных практикумов, однако окончательно решение проблемы требует пристального внимания специалистов различных профилей, в том числе и психолого-педагогического. 1.2 Роль технологии виртуальных приборов обучения в техническом вузе ...

Скачать
236533
25
764

... : мм2. Принимаем: – число сопловых отверстий. Диаметр сопла форсунки: мм. Заключение В соответствии с предложенной темой дипломного проекта “Модернизация главных двигателей мощностью 440 кВт с целью повышения их технико-экономических показателей” был спроектирован дизель 6ЧНСП18/22 с учётом современных технологий в дизелестроении и показана возможность его установки на судно проекта 14891. ...

Скачать
121737
22
5

... вырос на 8,8% до $2,82 млрд. Полученные теоретические знания были использованы при проведении практической работы. Глава 2. Оценка потребительских свойств сотовых телефон различных фирм производителей   2.1 Характеристика ассортимента сотовых телефонов компании Сотовый телефон сегодня - привычный атрибут жизни. Только за 2009 г. пользователями сотовых сетей стали более 18 млн человек, ...

0 комментариев


Наверх