расчет чд. 2 часть. 2 расчет усилителя промежуточной частоты

Название	2 расчет усилителя промежуточной частоты
Анкор	расчет чд
Дата	22.01.2022
Размер	129.45 Kb.
Формат файла
Имя файла	2 часть.docx
Тип	Документы #338772

2 РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
На основании эскизного расчета приемника, был определен требуемый коэффициент усиления усилителя промежуточной частоты

Для получения необходимого коэффициента усиления и обеспечения заданной селективности по соседнему каналу необходимо 2 каскада УПЧ, один из которых будет апериодическим усилителям, и один резонансным каскадом усилителя с ФСИ.

Рассчитаем схему каскада УПЧ с четырехзвенным фильтром сосредоточенной избирательности.

Рисунок 2.1 – Схема усилителя промежуточной частоты
Исходные данные: частота настройки f_ПЧ = 10,7 МГц; полоса модуляционного сигнала f_min = 0,1 кГц; f_max = 11 кГц; расстройка на частоту соседнего канала Δf_СК= 175 кГц; избирательность на уровне полосы пропускания δ_п = 3 дБ (необходимо получить δ_СК= 35 дБ).

Расчет производим следующим образом. Выбор транзистора производим при выполнении условия:
f_Y₂₁ > (2…3)f_ПЧ = 3·10,7 = 32,1 МГц, (2.1)

где f_Y₂₁ = f·h_11Б/Z_Б.

Выбираем транзистор КТ104В, с параметрами: статический коэффициент передачи тока h_21Э = 40 ÷ 160; h_11Б = 35 Ом; h_22Б = 4 мкСм; С_К = 50 пФ; τ_К = 70 пс; │h_21Э│= 11; U_К = 5 В; I_К = 50 мА; С_Э = 10 пФ, частота среза

.

Рассчитываем граничную частоту

где

=2,8 Ом.

Так как f_Y₂₁>32,1 МГц выбор транзистора считаем правильным.

За требуемую полосу пропускания тракта УПЧ возьмем значение рассчитанное в эскизном расчете 127,3 кГц.

Задаемся числом звеньев фильтра n = 5.

Определяем ослабление на границе полосы П, создаваемое одним звеном:

Примем обобщенную расстройку X = 0,8

Определяем разность частоты среза:

где П – полоса пропускания тракта УПЧ.
Определяем относительную расстройку:

где

– расстройка на частоту соседнего канала, 175 кГц;
Уточняем значение параметра η для одного звена ФСИ:

где

;

– собственное затухание контура, 0,0012.

Рисунок 2.2 – Резонансные кривые для расчета ослабления соседнего канала одним контуром
С помощью обобщенных резонансных кривых на рисунке находим ослабление соседнего канала

, обеспечиваемое одним звеном.

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;

=45 –ослабление обеспечиваемое 4 контурами;

Таким образом, требуемая избирательность обеспечивается при

n = 5; Δf_СР=159,1 кГц.

Рассчитаем Y – параметры транзистора.

где

Для расчета элементов звеньев и параметров каскада с ФЗИ задаются величиной номинального характеристического сопротивления фильтра ρ₀= 20 кОм.

Вычисляем коэффициент трансформации для первого контура ФЗИ:

(2.11)

Следовательно,

Вычисляем коэффициент трансформации для последнего контура ФЗИ:

(2.13)

Если

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

Выбираем по стандартный резистор

- 28 кОм типа МЛТ-0,125.

Рассчитываем элементы, образующие звенья фильтра:

При этом

где К_СВ – коэффициент связи, 0,8.
Рассчитаем коэффициент усиления каскада, нагруженного на ФСИ:

где

коэффициент передачи ФСИ, выбирают, в пределах (0,2…0,4).
Выполним расчет элементов температурной стабилизации рабочей точки усилительного каскада с фильтром.

Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R₃, приняв I_К0≈ I_Э :

где U_R₃ = (0,15 - 0,2)E_К;

– напряжение питания, 12 В.

Выбираем R₃ = 2,4 кОм типа МЛТ-0,125.

Определяем сопротивление резистора R₁ в цепи делителя:

При этом выбираем

и напряжении на резисторе R₂:

Выбираем по ГОСТ R₁ = 24 кОм типа МЛТ-0,125.

Находим сопротивление резистора R₂:

Выбираем по ГОСТ R₂ = 5 кОм типа МЛТ-0,125.

Определяем емкость блокировочного конденсатора:

Выбираем по ГОСТ С₁ = 820 пФ типа К50-6 на напряжение 20 В.

Проверим общий коэффициент усиления, необходимо чтобы выполнялось условие:

К_упч> 18,1

21> 18,1
Условие выполняется, необходимый коэффициент усиления получен.

3 РАСЧЕТ ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА
В качестве частотного детектора выбираем частотный детектор с фазовым детектированием, как простой в настройке и не критичный к параметрам применяемых элементов [5]. Принципиальная схема частотного детектора приведена на рисунке. Рассчитаем все элементы данной схемы.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема частотного детектора
Зададим следующие характеристики для расчета:

номинальная рабочая частота детектора f_o=10,7 МГц;
максимальная девиация частоты Δf_макс=50 кГц;
верхняя частота модуляции F_макс=11 кГц;

Задаемся оптимальной величиной обобщенного коэффициента связи контуров β=1. Определяем максимальную величину обобщенной расстройки:
α_макс=0,5β=0,5
Эквивалентная добротность контуров определяется по формуле:

Величина конструктивного коэффициента связи равна:
k_св= β/Q_э=1/35,6=0,028 (3.2)
Выбираем диоды 1N4148, их крутизна S_д=6мА/В и емкость С_д=1,0 пФ.

Принимаем сопротивления нагрузки R₂=R₃=10 кОм, R1=2 кОм

Емкость монтажа С_м=5 пФ и собственная добротность контуров Q_к=150.

Величины емкостей нагрузки диодов (в пикофарадах) равны:

где F_макс– максимальная частота модуляции в килогерцах;

Выбираем стандартное значение 3,6 нФ.

Определяем угол отсечки токов диодов по формуле:

(3.4)

Коэффициент передачи детекторов по напряжению вычисляется по формуле:

К_д=cos θ = cos 0,57=0,86 (3.5)
Определяем собственное и резонансное эквивалентные сопротивления контуров:

R_к=2пf_oL₁Q_к=2ꞏ3,14ꞏ10,7ꞏ10^6ꞏ0,12ꞏ10^-6ꞏ150=1209 кОм (3.6)
R_э=2пf_oL₁Q_э=2ꞏ3,14ꞏ10,7ꞏ10^6ꞏ0,12ꞏ10^-6ꞏ53,5=429 Ом (3.7)
Определяем максимальное напряжение на выходе дискриминатора:
U_выхд=0,33ꞏI_кꞏR_эꞏm²_вкꞏК_дꞏ0,2 (3.8)
где m_вх– коэффициент включения контура, принимают равным 1.
U_выхд =0,33ꞏ3ꞏ0,429ꞏ1²ꞏ0,86ꞏ0,2=73 мВ (3.9)
Емкость С₁ находим по формуле:
С₁=(3…5) ꞏ10⁴/(f_oR_э) =3ꞏ10⁴/(10,7ꞏ

ꞏ429)=0,61 нФ (3.10)
Выбираем стандартный конденсатор 0,68 нФ.

Индуктивность L₃дросселя определяется как
L₃=(10…20)L₁=20ꞏ0,12=2,4 мкГн (3.11)
Полная принципиальная схема частотного детектора приведена в Приложении 3.