Електричний розрахунок вхідного кола на магнітній антені
Зміст
Вступ_________________________
1 Розрахунок структурної схеми радіоприймача_________________
1.1 Розподіл частотних спотворень між трактами радіоприймача________________
1.2 Розподіл нелінійних спотворень між трактами радіоприймача________________
1.3 Розрахунок структурної схеми ПЗЧ
______________________________
- Визначення смуги пропускання високочастотного тракту радіоприймача______
1.5 Вибір проміжної частоти радіоприймача_________________
1.6 Розбивка діапазону робочих частот
на піддіапазони__________________
1.7 Вибір мікросхеми радіотракту приймача______________________
1.8 Визначення типу і числа вибірних систем тракту проміжної частоти__________
1.9 Розрахунок кількості каскадів радіотракту і вибір типів його каскадів_________
1.10 Вибір регульованих ланок АРП радіоприймача,
розрахунок виконання
заданої ефективності__________________
1.11 Вибір схеми АПЧГ______________
2 Електричний розрахунок вхідного кола на магнітній антені___________________
3 Аналіз виконання технічного завдання
______________________________
Список використаної літератури____________________
Вступ
Ми живемо у двадцять першому столітті. Поки що невідомо, що нового чекає нас в свiтi електроніки, який розвивається дуже швидко i бурхливо, але можна тільки собі уявити, що буде далі. Адже, буквально за одне лише минуле століття електроніка, можна сказати, здобула свій величезний розвиток. Починаючи вiд радіо, винайденого О.Поповим в 1895 році i завершуючи надсучасними цифровими засобами i системами зв’язку та комп’ютерним обладнанням, яке зараз навіть перевищує уяву людини.
На даний час електронні пристрої набули такого поширення, що ми навіть не уявляємо собі без них життя. А згадаємо, як все починалося перші електронні вироби були повністю побудовані на електронних лампах, тому мали великі габарити, вагу, споживання електроенергії. Згодом на заміну електронним лампам прийшли транзистори, які винайшли у 1948 році. Завдяки цьому, всі електронні вироби стали набагато менші за габаритами, стали переносними i потребували невелику напругу живлення. На заміну транзисторам, в свою чергу прийшли мікросхеми, які ще набагато зменшили габарити приладів та їх енергоспоживання. Мікросхеми також розвивалися i вдосконалювалися, появилися великі iнтегральнi схеми (ВIС) та надвеликі iнтегральнi схеми (НВIС), які широко застосовуються в сучасних електронних пристроях. Зараз неможливо собі уявити сучасного телевізора, магнітофона, телефону без вмонтованого в ньому всередині макропроцесора. Електронні прилади поступово витісняють усе, навіть стають частково заміняти людину.
В залежності від схемотехнічного рішення високочастотного тракту, радіоприймачі діляться на два основні типи: приймачі прямого підсилення та приймачі супергетеродинного типу.
Найбільш поширенішим є радіоприймач супергетеродинного типу, тому розглянемо його структурну схему та розглянемо призначення його основних блоків.
Рисунок 1 - Структурна схема радіоприймача супергетеродина з однократним перетворенням частоти.
1 — вхідний ланцюг;
2 — підсилювач радіочастоти; 3 —
змішувач; 4 — гетеродин; 5 — підсилювач
проміжної частоти; 6 — детектор;
7 — підсилювач низької (
Гетеродин-це малопотужний автогенератор. На вхід ЗЧ подається напруга з частотою і гетеродина . В схемі радіоприймача з однократним перетворенням частоти ( рис.1 ) сигнал, що приймається, з частотою f з після вхідної ланцюга і підсилювача радіочастоти поступає на змішувач перетворювача частоти, на який подаються також коливання від гетеродина з частотою f r . Отриманий в результаті перетворення сигнал з так званою проміжною частотою f п , рівної різниці частот fз і f г, посилюється підсилювачем проміжної частоти (УПЧ) і детектується.
Важливою гідністю радіоприймача є те, що в ньому не потрібно перебудовувати УПЧ, оскільки при будь-якій частоті сигналу, що приймається, можна встановити таку частоту гетеродина, щоб f п була незмінною. Тому вона проста в налаштуванні; у нім досить набудувати контури вхідної ланцюга, підсилювача радіочастоти і гетеродина. Так_как УПЧ не перебудовується, в нім нескладно застосувати багатоконтурні електричні фільтри (і тим самим забезпечити високу селективність по сусідньому каналу зв'язки), а також отримати необхідне посилення сигналу і здійснити автоматичне підстроювання частоти і автоматичне регулювання посилення.
Недоліком схеми радіоприймача є виникнення побічних каналів прийому при перетворенні частоти. До них відноситься, зокрема дзеркальний (симетричний) канал, віддалений по частоті від каналу радіосигналу, що приймається, на 2 f п і розташований симетрично йому відносно f r . По побічних каналах можуть проходіть перешкоди радіоприйому, зухвалі інтерференційні спотворення сигналу (що виявляються при слуховому прийомі у вигляді свистів). Засоби боротьби з шкідливими проявами побічних каналів: підвищення селективності ВЧ(висока частота) тракту С. р., вибір проміжної частоти поза діапазоном частот, що приймаються, і ін.
Стрибком в розвитку зв’язку була поява системи радіозв’язку, в якій передача повідомлень проводилась голосом. Цей вид зв’язку і те-пер має широке застосування Однак, перші радіоприймачі в цій сис-темі були приймачами прямого підсилення, які не дозволяли получити високу якість приймальної інформації, тому поява супергетеродинних радіоприймачів була рішучим кроком вперед.
В супергетеродинному приймачі радіосигнал прийнятий і підсилений преселектором, перетворюється перетворювачем частоти в проміжну частоту, яка має значення 465 кілогерц.
Сигнал проміжної частоти підсилюється підсилювачем проміжної частоти, в якому застосовуються неперестроювані високовибірні фільтри, настроєні на проміжну частоту, що дозволяє суттєво покращити якість приймання інформації в порівнянні з приймачами прямого підсилення, в яких сигнал не перетворюється, а підсилюється на своїй же частоті
Розвиток радіоприймальних засобів проходить в сторону покращення їх технічних характеристик (розширений частотного діапазону, збільшення вибірності, чутливості і т.д.), покращення умов роботи з радіоприймачами і покращення дизайну. В даний час значного покращення набуло радіомовлення на ультракоротких хвилях.
Крім діапазону 64 МГц – 74 МГц інтенсивно освоюється високочастотний,
або так званий комерційний діапазон 88 мГц – 108 мГц.
Основні введеннями розвитку радіоприймальних пристроїв є: введення автоматичної перестройки радіоприймача, дистанційного керування приймачем; застосування автоматичного регулювання підсилення (АРП); використання активних фільтрів та ін. Все більше в радіоприймачах використовують мікропроцесори, що покращують як технічні показники приймача так і простоту використання для слухача.
За допомогою мікропроцесорів можливо запом’ятовувати частоту станції, тобто запом’ятовувати напругу керування, що подається на варикапи.
1 Розрахунок структурної схеми радіоприймача
- Розподіл частотних спотворень між трактами радіоприймача
Частотні спотворення, що обумовлюють нерівномірність підсилення сигналу в смузі частот утворюються майже всіма каскадами радіоприймача. Загальна величина коефіцієнта частотних спотворень МзагдБ, обумовлених ТЗ визначається як властивостями каскадів ПЗЧ, так і високочастотною частиною Мвч дБ радіоприймача:
Мзаг дБ = М пзч дБ + М вч дБ;
Враховуючи те, що в схемі ПЗЧ досить важко досягти нерівномірності підсилення менше ніж 0,8…3 дБ, тому величину частотних спотворень ПЗЧ можна прийняти як:
М пзч
= 1 дБ.
Після цього частотні
спотворення М вч
дБ радіотракта приймача
будуть дорівнювати:
М вч дБ =М заг дБ – М пзч дБ =9,4 – 1 = 8,4 дБ;
Після цього проведемо розподіл частотних спотворень ВЧ частини радіотракта приймача між схемою преселектора і трактом проміжної частоти. Через те, що преселектор буде мати прості перестроюванні контури з широкою смугою пропускання і незначною нерівномірністю підсилення прийнятого сигналу при його невеликій смузі з використанням амплітудної модуляції, то буде доцільно на преселекторі виділити досить невелике значення спотворень, яке при амплітудній модуляції буде знаходитись в межах (2…3) дБ. Тоді нерівномірність підсилення буде:
Мпч дБ = М вч дБ - М пр дБ = 8,4 – 3 = 5,4 дБ.
- Розподіл нелінійних спотворень між трактами радіоприймача
Нелінійні спотворення сигналу обумовлюються, як правило, схемою детектора і каскадами ПЗЧ. Загальна величина нелінійних спотворень Кн заг радіоприймача визначається:
Кн заг = Кн дет + Кн пзч;
Орієнтована величина нелінійних спотворень, що створюються схемою детектора визначається таким чином:
– для схеми амплітудного детектора 0,8...2 %;
– для схеми частотного чи фазового детектора, реалізованого за балансною схемою 0,4…1 %.
Через те, що для приймання сигналів буде використовуватись амплітудна модуляція, то приймається наступне значення нелінійних спотворень амплітудного детектора:
К н дет = 0,8 %;
Тому:
Кн пзч = Кн заг – К н дет = 1,34 – 0,8 = 0,54 %;
Тому в даному випадку рівень нелінійних спотворень буде близько 0,54 %.
Розрахунок структурної схеми П
ЗЧ
Вихідні дані:
– номінальна вихідна потужність 7,9 Вт;
– частотні спотворення (Мпзч) – 1 дБ;
– нелінійні спотворення – 0,54 %;
– смуга робочих частот 95Гц – 16,27 кГц;
– чутливість ПЗЧ – 18мВ;
– вхідний опір ПЗЧ – 223,3 кОм.
В схемі ПЗЧ потрібно передбачити схему регулювання з тонкомпенсацією і схему роздільного регулювання тембру з глибиною регулювання ± 37 дБ.
1.3.1 Вибір гучномовців
Порівнюючи дані таблиці 2[5] з визначеною технічним завданням смугою частот і коефіцієнтом спотворень дану схему можна віднести до другого класу, для якого коефіцієнт запаса гучномовців Кг =3, тоді потужність гучномовців
РГ = К Г×Р вих. = 3×7,9 = 23,7 Вт.
За таблицею 1 проводиться вибір гучномовця 25АС-2, який має потужність 25 Вт, опір навантаження 4 Ом і смугу частот 40…20000 Гц, яка
перекриває задану технічним завданням смугу частот.
1.3.2 Вибір схеми підсилювача потужності
Визначається напруга джерела живлення підсилювача потужності і всього приймача. Для вихідної потужності 7,9 Вт величина залишкової напруги може бути визначена: Uзал для Р вих до 10 Вт визначається в межах 2…3В. Тому Uзал = 3 В.
Отже напруга живлення визначається:
1.3.3 Проводиться вибір мікросхеми підсилювача потужності
Використання підсилювача в режимі класу А недоцільне через те, що він має багато недоліків, які відносяться до його енергетичних показників ( мала величина вихідної коливальної потужності, низький ККД і т.д.). Двотактний режим класу В усуває ці недоліки, тому він може бути використаний в схемі БПП. Виходячи з того, що величина вихідної потужності Рвих = 7,9 Вт, то в вигляді схеми ПЗЧ може бути використана мікросхема TDA 7210, яка представляє собою схему, в якій каскади зібрані на біполярних транзисторах.
Ця мікросхема має наступні параметри:
– вихідна потужність Рвих = 10 Вт;
– опір навантаження R н = 4 Ом;
– напруга живлення Е МС= 18 В;
– коефіцієнт нелінійних спотворень К н = 1% при вихідній потужності 10 Вт; – смуга робочих частот Δ F = 20 Гц…30кГц;
– мінімальний коефіцієнт підсилення за напругою КU min = 300;
– вхідний опір мікросхеми R вх =55 кОм;
– частотні спотворення мікросхеми на краях смуги пропускання
М н =2 дБ і М в =1 дБ;
Оскільки величина вихідної потужності Рвих менша номінальної потужності мікросхеми, то за приведеними графіками визначається нове значення коефіцієнта нелінійних спотворень Кн=0,1 % і величина напруги живлення для існуючого Рвих Емс=12В.
Знайдемо коефіцієнт підсилення БПП:
1.3.4 Визначається тип узгоджуючого каскада і його коефіцієнт підсилення за потужністю
Оскільки RвхПЗЧ в розрахованій схемі дорівнює 223,3 кОм, тому в вигляді узгоджуючого каскаду може використовуватися тільки схема витокового повторювача. Тому за таблицею5[ 5] проводиться вибір малопотужного низькочастотного польового транзистора КП303В з такими параметрами:
- величина допустимої потжності на стоці Рс доп= 0,2мВт;
- допустимий стоковий струм Іс доп = 0,02А;
- крутість транзистора Sо = 3×10-3 А/В.
Мв= 0,12 і Мн=0,25
Для витокового повторювача коефіцієнт підсилення за потужністю обчисляється:
де Rвих ВП – вихідний опір ВП, що приблизно обчислюється:
Rвих ВП ≈ 1/S0 ≈ 1/(3×10-3 )= Ом;
КU ВП - коефіцієнт за напругою схеми ВП, лежить в межах 0,7...0,9
Rвх ВП = Rвх ПЗЧ = 223,3 кОм.
1.3.5 Визначається загальна величина коефіцієнта підсилення ПЗЧ за потужністю
де
а1 - поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ, яким буде охоплено мікросхему ПЗЧ. А1=8, тому а1=А12=64.
а2 - поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ, яким буде охоплено мікросхему узгоджуючого каскаду. А2=7, тому а3=А32=49.
а3 - поправочний коефіцієнт, що враховує затухання сигналу в схемі регулятора тембру: оскільки величина затухання N = ±37 дБ (70,8 раз), то величина а4=70,82=5012.
1.3.6 Визначення загальної кількості каскадів ПЗЧ
Число каскадів визначається виходячи з загального коефіцієнта підсилення за потужністю Кp заг так, щоб чином щоб:
Кp заг(дБ) = Кр1(дБ) + Кp мс1(дБ) +…+ Кp мсN(дБ) + Кp ПП(дБ) , де
Кр1, Кp мс, Кp мсN, Кp ПП − коефіцієнти підсилення за потужністю першого (узгоджуючого) каскаду ПЗЧ, першої N-ї мікросхеми попереднього підсилення і підсилювача потужності. Для розраховуваної схеми Кp заг дорівнює:
Кp заг(дБ) = КрБПП (дБ) + Кp УК(дБ)= 111+27=138 дБ;
Оскільки Кp заг < Кp заг(розрах.), то проводиться вибір мікросхеми попереднього підсилення і розрахунок її коефіцієнта підсилення за потужністю.
- Проводиться вибір попереднього підсилювального каскаду
В вигляді попереднього каскаду підсилення може бути вибрана мікросхема. Для чого з таблиці 6 [5] вибирається мікросхема К118УН1Б. Дана мікросхема представляє собою двокаскадний підсилювач постійного струму, вхідний сигнал подається на 3 ножку, а виходить з 10 ножки мікросхеми.
Мікросхема має наступні параметри:
– напруга живлення Е МС = 12,6 В;
– вхідна напруга U вх = 0,05 В;
– смуга робочих частот Δ F = 20 Гц…18000Гц;
– вхідний опір мікросхеми R вх = 2 кОм;
– вихідний опір мікросхеми R вих. =1500 Ом ;
– мінімальний коефіцієнт підсилення за напругою КU min = 50;
– частотні спотворення мікросхеми на краях
смуги пропускання
М н = М в = 0,5 дБ;
– коефіцієнт нелінійних спотворень К н = 0,5 %.
1.3.6.2 Визначення коефіцієнта підсилення за потужністю ПЗЧ
Отже визначений коефіцієнт підсилення за потужністю дорівнює
Кp ПП(дБ) + Кp МС1(дБ) + Кp ВП(дБ) = 111+35+27=173 дБ
Це значення коефіцієнта підсилення за потужністю ПЗЧ відповідає вимогам схеми, оскільки визначене значення КрПЗЧ не більше розрахованого, ніж на 10 % .
1.3.7 Розподіл частотних спотворень у схемі ПЗЧ
Розподіл частотних спотворень у схемі ПЗЧ проводиться окремо як для області вищих і нижчих частот.
1.3.7.1 Частотні спотворення в області вищих частот становлять:
– для схеми ви токового повторювача Мв ВП = 0,12дБ;
- для мікросхеми підсилювача потужності Мв БПП = 1 дБ ( за паспортом )
- для мікросхеми попереднього підсилення Мв МС = 0,5дБ ( за паспортом )
Величина частотних спотворень в області вищих частот всього ПЗЧ дорівнює сумі частотних спотворень усіх каскадів ПЗЧ у децибелах:
Мв заг(дБ) = Мв БПП(дб)+МвМС1(дб)+ МвВП(дб) = 1+0,5+0,12 дБ=1,62 (без НЗЗ)
Враховуючи НЗЗ, яким було охоплено мікросхему підсилювача потужності, її частотні спотворення будуть дорівнювати, при А 1 =8:
Враховуючи НЗЗ , яким було охоплено попередній каскад підсилення, його частотні спотворення будуть дорівнювати, при А2 =8, МнМС = 1,059:
Отже , величина частотних спотворень в області вищих частот всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ дорівнює:
МвПЗЧ(дБ) =МвβПП(дБ) +МвβМС(дБ) + МвВП(дБ) =0,064 + 0,073 + 0,12 = 0,257 дБ
Отримане значення частотних спотворень в області вищих частот цілком підходить, так як воно не перевищує визначене в пункті 1.1 МПЗЧ = 1 дБ
1.3.7.2 Частотні спотворення в області нижчих частот становлять
– для схеми ви токового повторювача Мн ВП = 0,25 дБ;
– для мікросхеми підсилювача потужності Мн БПП = 2 дБ ( за паспортом );
– величина частотних спотворень в області нижчих частот всього ПЗЧ дорівнює:
Мн заг(дБ )= Мн БПП(дБ +Мн ППК(дб) + Мн УК(дб),
Мн заг(дБ ) = 2 + 0,25 = 2,25 дБ (без НЗЗ);
Враховуючи НЗЗ,
яким я охопив мікросхему
А 1 =8 і Мн БПП = 1,136:
Враховуючи НЗЗ , яким було охоплено попередній каскад підсилення, його частотні спотворення в області нижчих частот будуть дорівнювати, при А2 =7, МнМС = 1,059:
Отже , величина частотних спотворень в області нижчих частот всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ дорівнює :
МнПЗЧ(дБ) =МнβПП(дБ) +МнβМС(дБ) + МнВП(дБ) =0,15 + 0,073 + 0,25 = 0,473 дБ.
Отримане значення частотних спотворень в області нижчих частот цілком підходить, так як воно не перевищує визначене в пункті 1.1 МПЗЧ = 1 дБ
- Розподіл нелінійних спотворень в схемі ПЗЧ
– нелінійні спотворення в схемі ПЗЧ розподіляються як нелінійні
спотворення,
які вносить мікросхема
(за паспортом ), (без НЗЗ) ;
- нелінійні спотворення, які вносить мікросхема попереднього
підсилювального каскаду Кн ППК = 0,5 % (за паспортом ), (без НЗЗ);
– нелінійні спотворення, які вносить схема витокового повторювача КнВП = 0,2%.
Отже, сумарна величина нелінійних спотворень ПЗЧ без використання НЗЗ складає :
Кн ПЗЧ = Кн БПП + Кн ППК + Кн ВП = 0,1 + 0,5 + 0,2 = 0,8 %.
Враховуючи НЗЗ, яким було охопив мікросхему підсилювача потужності, її нелінійні спотворення будуть дорівнювати, при А 1 = 8:
Враховуючи НЗЗ, яким я охопив мікросхему попереднього каскаду, його нелінійні спотворення будуть дорівнювати, при А2 = 7:
Отже, величина нелінійних спотворень всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ дорівнює :
КнПЗЧ =КнβПП +КнβМС +КнВП = 0,0125 + 0,0714 + 0,2 = 0,284 % .
Значення нелінійних спотворень , отримане внаслідок розрахунків не більше, ніж задане в ТЗ і визначене в п.1.2. (КнПЗЧ = 0,54 % ) .
Отже, розрахунок нелінійних спотворень виконаний правильно.
1.3.9 Вибір схеми регулятора тембра
Оскільки в схемі ПЗЧ повинне бути передбачене роздільне регулювання тембру, тому в якості схеми регулятора тембру, щоб забезпечити достатню глибину регулювання, варто використати схему роздільного регулятора тембру з послідовним ввімкненням регулюючих потенціометрів на мікросхемі (МС). Для чого використовується МС К118УД1. Дана мікросхема представляє собою однокаскадний диференціальний підсилювач постійного струму. Схема складається з диференціальної пари транзисторів VT1, VT4 з колекторними навантаженнями R1, R5, генератора стабільного струму, виконаного на транзисторі VT2, і кола зміщення, яке складається з резисторів R3, R4, R6 і транзистора VT3 в діодному включенні. Коло зміщення служить для задання режиму роботи генератора стабільного струму і температурної стабілізації цього режиму. Вхідна напруга повинна бути подана на інвертуючий вхід 3 МС, щоб отримати протифазну напругу для введення її як напруги НЗЗ.
1.3.10 Вибір схеми регулятора підсилення
Оскільки технічним
завданням передбачено
відбувається через верхню частину цього потенціометра, через розташовану ліворуч схема, яка створює значний опір на всіх частотах. При малому рівні гучності (повзунок потенціометра R3 у нижньому положенні) його верхня
частина має великий опір. Через це струми сигналу розділяються так: струми НЧ проходять через коло R1 - R3; струми СЧ – через саме коло, але
частково шунтуються на корпус конденсатором C1, який створює для цих струмів невеликий опір.
Таким чином, АЧХ в області СЧ “завалюється ” а струми ВЧ замикаються через коло C1, R1.
Рисунок 3 - Схема регулювання підсилення з тонкомпенсацією.
Тому структурна схема ПЗЧ радіоприймача буде мати вигляд:
Рисунок 3 – Структурна схема ПЗЧ радіоприймача
1.4 Визначення
смуги пропускання високочастотного
тракту радіоприймача
При амплітудній модуляції прийнятого сигналу, ширина спектра визначається: Fсп = 2Fв, тому для заданої верхньої частоти звукового діапазону Fв =16,27 кГц
Допустима неточність спряження контурів радіоприймача визначається:
– Для короткохвильового діапазону 10…15 кГц.
Приймаємо = 10 кГц.
Можливе відхилення частоти гетеродина для радіомовних приймачів:
Необхідна смуга пропускання радіоприймача дорівнює:
Розрахунки показують, що при необхідності такої смуги пропускання послаблення завади сусіднього каналу при заданій в ТЗ абсолютній розстройці Δf = 44 кГц фактично неможливе, тому необхідно ввести в схему радіоприймача автоматичне підстроєння частоти гетеродина (АПЧГ). При жорстких вимогах до точності настройки, найбільш зручним є застосування системи ФАПЧ, тому смуга пропускання радіоприймача визначається:
1.5 Вибір проміжної частоти радіоприймача
1.5.1 Вибір схеми преселектора і визначення еквівалентного затухання його контурів
Враховуючи вибірність за дзеркальним каналом (Sдз = 67 дБ), визначаємо орієнтовну кількість контурів преселектора, враховуючи, що один поодинокий контур забезпечує вибірність Sдз1 = 20...25дБ:
Таким чином,
в схемі повинно бути

- Електричні двигуни
- Електричні харчоварильні котли з непрямим обігрівом
- Електроенергія. Методика вимірювання показників якості повільних збурень електроенергії
- Електронабжение инструментального цеха
- Електроні гроші
- Електронна книга: поняття, властивості
- Електронна літографія
- Екстримальний туризм
- ЕҚЫҰ және Қазақстан ынтымақтастығы
- Елiмiзде бәсекенi қолдау мен монополияға қарсы саясат
- Еластичність попиту і пропозиції
- Еластичність попиту та пропозиції
- Елді мекенді көгалдандыру және оның қала құрудағы орны – қоршаған ортаны жақсарту мақсаттары
- Електричне обладнання рухомого складу