Проектирование радиовещательного приемника длинноволнового диапазона (стр. 4 из 4)

Тогда общий коэффициент усиления по напряжению тракта ПЧ составляет

K_УПЧ=К^N_u=27⁴=5,31*10⁵

Определим номиналы катушек индуктивности ВЦ последнего каскада УПЧ: Для этого необходимо рассчитать R_вх детектора сигнала и детектора АРУ

R_вхАД»R14/2

Для исключения возможности возникновения нелинейных искажений в цепи детектора за счёт инерционности его нагрузки должно выполнятся следующее условие:

, где t=R14C10

– постоянная времени нагрузки детектора, m – коэффициент модуляции (в радиовещании m=0,8), W_max – высшая модулирующая частота(W_max=6,3 кГц).

Для увеличения коэффициента передачи детектора следует выбирать по возможности большее сопротивление R14, однако с увеличением R14 необходимо уменьшать ёмкость С10. При этом нужно помнить, что последняя не должна быть соизмеримой с ёмкостью диода, так как при этом коэффициент передачи детектора уменьшается.

.

Из всего детектируемого сигнала имеющегося на колебательном контуре, к диоду прикладывается та его часть, которая падает на плече С_ак ёмкостного делителя С_акС10 (см. рисунок 5). Чем меньше ёмкость С10, тем меньшая часть сигнала прикладывается к диоду и тем большая к нагрузке. Поэтому следует брать С10>20С_ак. Меньшая ёмкость приводит к снижению внутреннего коэффициента усиления детектора.

Рис. 5

В качестве диода детектора выбираем диод Д9 (характеристики прибора приведены в приложении) со следующими параметрами

С_ак=1 пФ; S=10 мСм; S_обр=2,5*10^{-8 См.}

Тогда С10>20*1*10^-12=20*10^-12 Ф.

Выбираем конденсатор по ряду

Е24: С10=1,1 нФ.

Следовательно

R14=t/С10=0,5*10^-4/1,1*10^-9=45455 Ом.

Выбираем резистор по ряду

Е24: R14=47 кОм.

Тогда R_вхАД=R14/2=47*10³/2=23,5*10³ Ом

Определяем входное сопротивление детектора АРУ:

Назначением фильтра в цепи АРУ является выделение из продетектированного сигнала постоянной составляющей напряжения, пропорциональной амплитуде колебаний несущей частоты. Фильтр АРУ должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Осуществлять достаточное подавление низшей модулирующей частоты W_min=50Гц в десятки и более раз. Это необходимо для устранения явления демодуляции и искажения в электронных регуляторах. Данное требование определяет минимальное значение постоянной времени фильтра.

2. Регулирующее напряжение на выходе фильтра должно успевать следить за наиболее быстрыми изменениями уровня сигнала на входе приёмника, обусловленными например явлением замирания (обычно с периодом не менее одной секунды). Это требование определяет максимально допустимое значение постоянной времени фильтра.

3. Фазовый сдвиг по НЧ в фильтре должен быть минимальным, что необходимо для обеспечения устойчивой работы замкнутой цепи АРУ. Для улучшения взаимной развязки между отдельными звеньями электронных регуляторов приходится включать дополнительные RC звенья в цепи подачи напряжения на каждое звено электронных регуляторов. Это увеличивает общий фазовый сдвиг в цепи АРУ. Однако, если постоянную времени дополнительных звеньев выбрать много меньше постоянной времени основного фильтра (в 10 и более раз), то дополнительный фазовый сдвиг окажется незначительным.

В качестве диода для системы АРУ выбираем тот же диод Д9.

Постоянную времени нагрузки детектора АРУ выбираем равной постоянной времени детектора сигнала:

t_АРУ=t=0,5*10^-4с

t_АРУ=R37C31

C31>20C_AK,C31>20пФ

Выбираем конденсатор С31 по ряду

Е24:С31=4,7нФ.

Тогда

R37= t_АРУ/C31=0.5*10^-4/(4.7*10^-9)R_вхДАРУ

10638 Ом.

Выбираем резистор

R37 по ряду Е24:R37=11 кОм.

Тогда

R_вхДАРУ

R37/3=11*10³/3 3.67*10³ Ом.

Определим результирующее входное сопротивление детектора сигнала и детектора АРУ:

Оно определяется параллельным соединением этих детекторов, т.е.

R_вхS=R_вхАД* R_вхДАРУ/( R_вхАД+R_вхДАРУ)

R_вхS=23,5*10³*3,67*10³/(23,5*10³+3,67*10³)=3 кОм.

Определим постоянную времени фильтра АРУ:

t_фАРУ=R29C29

10/W_min <R29C29<1

10/50< R29C29<1 0,2< R29C29<1

Пусть R29C29=0,3с

Пусть C29=13*10^-6Ф. Тогда R29=t_фАРУ/C29=0,3/13*10^-6

23*10³ Ом.

Выбираем резистор R29 по ряду

Е24:R29=22 кОм

Падение напряжения на резисторе R36 должно равняться напряжению задержки т.е. U_R36=1В. При этом при отсутствии регулирующего напряжения на выходе фильтра АРУ транзисторы каскадов УПЧ должны работать в режиме максимального усиления, т.е. обладать максимальной крутизной. Максимальная крутизна транзистора обеспечивается при U_З24=0В. U_З24=U_P-U_Rи. Следовательно, U_З24=0В при U_P=U_Rи . т.к. U_Rи=4В, то в отсутствие действия системы АРУ напряжение на выходе фильтра АРУ должно равняться U_Р0=4В. Поэтому зависимость U_З24(U_вх) должна иметь следующий вид:

Для реализации этих условий в схеме предусмотрен делитель напряжения R35-R36-R38.

Поскольку от величин R35,R36,R38 зависит токопотребление схемы приёмника желательно выбрать эти сопротивления такими, чтобы величина тока проходящего через делитель напряжения не превышала 5…10% от токопотребления остальной части схемы (

, где - запас по току,

; примем =15 мА,

тогда

). .

Принимаем

.

Пусть R_g=R35+R36+R38=10кОм (При этом I_g=0,9 мА).

(E_п-U_р0)(R36+R38)= U_р0*R_д- U_р0(R36+R38)

(E_п-U_р0+ U_р0)(R36+R38)= U_р0*R_д

E_п(R36+R38)= U_р0*R_д

R36+R38=

R35= R_д-(R36+R38)=10⁴-4,44*10³=5560 Ом.

Выбираем резистор R35 по ряду Е24:R35=5,6 кОм

U_R35=I_дR35=0,9*10^-3*5,6*10³=5,04B

Тогда R36+R38=10⁴-5,6*10³=4400 Ом;

Выбираем резистор по ряду Е24:

R38=3,3 кОм

Ёмкость конденсаторов С30 иС32 должны намного превышать ёмкость нагрузочного конденсатора С31=4,7 нФ.

Выбираем конденсаторы по ряду Е24:

С30=С32=110 нФ

Теперь можно определить необходимый коэффициент трансформации между катушками L10 и L11

,

где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.

Для того, чтобы трансформатор L10L11 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на рабочей (промежуточной) частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление вносимое в первичную обмотку.

Таким образом

Тогда

Постоянную времени цепочек R34C28,R33C27,R32C26,R31C25, выбираем в 100 раз меньше, чем постоянную времени цепи R37C31, т.е.

t^/= R34C28=0,003 с

Пусть C28=0,33 мкФ, тогда

R34=t^//C28=0,003/0,33*10^-6=9090 Ом

Выбираем резистор по ряду Е24:

R34=9,1 кОм

Следовательно R34=R33=R32=R31= 9,1 кОм,

C28=C27=C26=C25=0,33 мкФ

Определить ёмкость конденсатора С9:

Совместно с катушкой L11 этот конденсатор должен образовывать колебательный контур с резонансной частотой равной промежуточной частоте.

.

Выбираем конденсатор по ряду Е24:

С9=0,62 пФ

Определяем эффективность действия АРУ:

Согласно техническому заданию изменение входного напряжения на 60 дБ должно вызывать изменение выходного напряжения не более чем на 6 дБ.

При изменении напряжения на входе на 60 дБ уровень напряжения во ВЦ составит:

U_вх=Е_А0*1000=5*10^-6*1000=0,005 В.

При этом напряжение на выходе УПЧ не должно превышать

U_вых=U_з*2=*2=2 В.

Следовательно, действие системы АРУ должно снизить коэффициент усиления тракта УПЧ до значения

К^/_u=U_вых/U_вх=2/0,005=400

Таким образом, регулировочная характеристика системы АРУ должна иметь следующий вид

Рис. 6. Характеристика системы АРУ

Согласно паспортным данным транзистора 3П328А-2 крутизна прибора при U_з2и=2В ничтожна мала, следовательно требуемые характеристики системы АРУ выполняются.

Для обеспечения большей стабильности цепей питания, параллельно источнику питания включаем два конденсатора с емкостями:

C33=1,1 мкФ

С34=1,1 нФ

Список использованной литературы

1.Кучинский Г.С. Расчет приемных радиоприемников: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 471 с.

2. Шило В.Л. Приемные устройства: справочник. – М.: Радио и связь, 1997. – 342 с.

3. Резисторы: (справочник)&bsol; Ю. Н. Андреев, А. И. Антонян, Д. М. Иванов и др.: под ред. И. И. Четверткова – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 312 с., ил.