Радиоэлектроника

Разработка радиоприёмника на ИМС К174ХА2

|                                                                                 |
|1 Обоснование выбора супергетеродинного приёмника                                |
|                                                                                 |
|1.1 Структурная схема типовой супергетеродинной схемы приёмника                  |
|                                                                                 |
|Радиоприемник, использующий супергетеродинный метод приема отличается от         |
|радиоприемника прямого усиления наличием преобразователя частоты. Структурная    |
|схема содержит следующие элементы: антенна, усилитель радиочастоты (УРЧ)         |
|преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель    |
|низкой частоты и оконечное устройство.                                           |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Входная цепь             УРЧ                           ПЧ                  ФСС   |
|УПЧ1           УПЧ2          детектор           УЗЧ                              |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Рисунок 1.1 Структурная схема супергетеродинного приёмника                       |
|                                                                                 |
|Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин - это       |
|маломощный генератор, вырабатывающий частоту fr. На вход смесителя подается      |
|напряжение частоты сигнала fc и напряжение с выхода гетеродина fr. В результате  |
|взаимодействия двух этих частот на выходе смесителя появляется сигнал, содержащий|
|множество комбинационных составляющих, в то числе и составляющую, частота которой|
|равна разности двух этих частот fc-fr. Величина этой разности может быть выше или|
|ниже частоты сигнала, но обязательно выше частоты модуляции, поэтому ее называют |
|промежуточной. Таким образом, можно записать:                                    |
|                                                                                 |
|Fпр =  fг- fc  при  fг > fc   (1.1)                                              |
|Fпр = fc - fг при fr <  fc                         (1.2)                         |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |4    |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|На промежуточную частоту настроена резонансная система, включенная в выходную    |
|цепь смесителя, что позволяет при соответствующей полосе пропускания выделить    |
|напряжение сигнала на промежуточной частоте. Следовательно, назначение           |
|преобразователя - преобразование частоты радиосигнала в другую промежуточную     |
|частоту с сохранением закона модуляции. В случае работы радиоприемника в         |
|диапазоне частот перестраиваются только избирательные цепи тракта радиочастоты, и|
|изменяется частота гетеродина так, чтобы разность их настройки всегда была равна |
|выбранной промежуточной частоте. Следует подчеркнуть, что настройка              |
|радиоприемника на частоту принимаемого сигнала определяется, прежде всего,       |
|настройкой гетеродина.                                                           |
|Входные контуры и контуры усилителя высокой частоты могут быть не                |
|перестраиваемыми, но с полосой пропускания, равной диапазону рабочих частот      |
|Усилитель, который усиливает сигнал на промежуточной частоте, получил название   |
|усилителя промежуточной частоты. Таким образом, в супергетеродинном              |
|радиоприемнике усиление и выделение радиосигнала осуществляется на трех частотах:|
|на радиочастоте, промежуточной частоте и частоте модуляции (низкой частоте).     |
|Соответственно участки радиоприемника, на которых происходит соответствующее     |
|усиление, называют трактом радиочастоты, промежуточной частоты и низкой частоты. |
|Постоянство промежуточной частоты позволяет использовать в усилителе             |
|промежуточной частоты сложные избирательные системы, имеющие частотную           |
|характеристику, весьма близкую по форме к прямоугольной.                         |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Рисунок 1.2 Образование зеркального канала при супергетеродинном                 |
|методе приёма.                                                                   |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |5    |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Супергетеродинный метод приема по сей день остается основным, так как он         |
|позволяет обеспечить устойчивый прием весьма слабых сигналов в условиях          |
|интенсивных помех. Сверхминиатюризация элементной базы не изменила основного     |
|принципа построения структурной схемы супергетеродинного радиоприемника, хотя он |
|может представлять собой очень сложное устройство, в котором производится не     |
|одно, а несколько преобразований частоты сигнала.                                |
|Наряду с достоинствами супергетеродинный метод приема имеет существенные         |
|недостатки. Наиболее серьезный из них - так называемые побочные каналы приема. В |
|радиоприемнике прямого усиления основными источниками помех служат соседние по   |
|частоте станции. Побочные каналы приема создаются в супергетеродинном приемнике в|
|процессе преобразования частоты. Так, один из таких каналов, наиболее опасный,   |
|образуется следующим образом. На входе радиоприемника всегда действует множество |
|сигналов различных частот, среди которых может оказаться частота, удовлетворяющая|
|условию формирования промежуточной частоты. Причем, если в радиоприемнике принято|
|условие fг>fc, то частота побочного канала f3K>fr . относительное расположение   |
|частот для этого случая показано на рисунке 1.2.                                 |
|Частота f3K отстоит от частоты гетеродина fr на такое же расстояние, что и       |
|частота принимаемого сигнала fс. Поэтому канал , по которому проникает помеха на |
|частоте f3K, называют симметричным или зеркальным. Для случая fr S з.к. треб                                                         |
|                                                                                 |
|Так как   Sз.к.рас. больше  Sз.к.треб. , то контур входной цепи обеспечивает     |
|нужную избирательность по зеркальному каналу.                                    |
|1.4.2 Определяем избирательность по соседнему каналу, которую может обеспечить   |
|входная цепь:                                                                    |
|                                                                                 |
|[pic] ,   (1.9)                                                                  |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|где ?f = 9кГц – расстройка для соседнего канала                                  |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Sc.к.  = 20ln(1) = 0 дБ                                                          |
|                                                                                 |
|1.4.3 Определяем частотные искажения на минимальной кастоте диапазона вносимой   |
|входной цепью:                                                                   |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic],    (1.10)                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |11   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|где П – полпса пропускания приёмника.                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |12   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИЕМНИКА                              |
|                                                                                 |
|2.1 Обоснование выбора элементной базы высокочастотной части приемника           |
|                                                                                 |
|По заданию данного курсового проекта необходимо спроектировать приемник на ИМС   |
|174-ой серии, поэтому из справочника выбираем ИМС К174ХА2.                       |
|                                                                                 |
|2.1.1 Описание ИМС К174ХА2                                                       |
|                                                                                 |
|К174ХА2 представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему 3-й степени |
|интеграции. Она содержит 34 транзистора, 21 диод, и 57 резисторов.               |
|                                                                                 |
|Таблица 2.1 Электрические параметры ИМС К174ХА2                                  |
|Номинальное напряжение питания                                                   |
|9В                                                                               |
|                                                                                 |
|Ток потребления при  UП =  9В,  Т = +25°С, не более                              |
|16мА                                                                             |
|                                                                                 |
|Отношение сигнал-шум при  UП = 9В, fвх = 1 МГц, UВХ =10мкВ, m= 0,8, T= +25°С, не |
|более                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|24дБ                                                                             |
|                                                                                 |
|Выходное напряжение низкой частоты при   UП = 9В,  fвх= 1 МГц ,       fпч =      |
|465кГц, fм=1 кГц. m= 0,8, T=+25°С:.                                              |
|при  UВХ = 20мкВ,  не менее                                                      |
|при   UВХ = 5?105 мкВ                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|60мВ                                                                             |
|100…560мВ                                                                        |
|                                                                                 |
|Изменение выходного напряжения низкой частоты при изменении напряжения источника |
|питания в диапазоне 4,8...9В при f=1 МГц,                                        |
|fм=1 кГц, m= 0,3, UВХ = 10мкВ, Т= +25°С, не более                                |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|6дБ                                                                              |
|                                                                                 |
|Верхнее значение частоты входного сигнала при UП = 9В, Т = +25°С, не менее       |
|27МГц                                                                            |
|                                                                                 |
|Коэффициент гармоник при Un = 9В, fвх = 1МГц, fпч =465 кГц, fм=1кГц, m= 0,8, T = |
|+25° С, не более:                                                                |
|при  UВХ  = 5 ?105мкВ                                                            |
|при  UВХ = 3?104 мкВ                                                             |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|10%                                                                              |
|8%                                                                               |
|                                                                                 |
|Входное   сопротивление   УПЧ    при   Un  = 9В, Т =+25°С,  не менее             |
|3кОм                                                                             |
|                                                                                 |
|Входное   сопротивление    УВЧ    при   Un = 9В, Т =+25°С,  не  менее            |
|3кОм                                                                             |
|                                                                                 |
|Выходное   сопротивление   УПЧ   при   Un = 9В, Т =+25°С,  не  менее             |
|60кОм                                                                            |
|                                                                                 |
|Предельные эксплуатационные данные:                                              |
|Напряжение питания   …………4,8... 15В                                              |
|Максимальное входное  напряжение  ……………...2В                                     |
|Максимальная температура кристалл-                                               |
|ла   ... ………..+125° С                                                            |
|Температура окружающей среды ……..-25...+550 С                                    |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |13   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|Типовая схема включения изображена на рисунке 2.1.                               |
|[pic]                                                                            |
|Рисунок 2.1 Типовая схема включения ИМС К174ХА2                                  |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|. [pic]                                                                          |
|Рисунок 2.2  Функциональная схема ИМС К174ХА2                                    |
|Примечание к рисунку:                                                            |
|А1- усилитель радиочастоты (УРЧ);                                                |
|А2- система АРУ;                                                                 |
|А3- стабилизатор напряжения;                                                     |
|А4- усилитель промежуточной частоты (УПЧ);                                       |
|А5- система АРУ;                                                                 |
|G1-гетеродин;                                                                    |
|UZ1- смеситель.                                                                  |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |14   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Принципиальная схема ИМС К174ХА2 изображена на рисунке 2.3.                      |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Рисунок 2.2 Принципиальная схема ИМС К174ХА2                                     |
|Назначение выводов: 1 — вход 1-го усилителя высокой частоты; 2 — вход 2-го       |
|усилителя высокой частоты; 3 — вход усилителя АРУ; 4. 5, 6 — выводы гетеродина;  |
|7—выход усилителя промежуточной частоты; 8 — общий вывод, питание (-Un); 9 — вход|
|усилителя АРУ усилителя                                                          |
|промежуточной частоты; 10 — выход усилителя индикации; 11; 13 — вывод усилителя  |
|промежуточной частоты; 12 — вход усилителя промежуточной частоты; 14 — вход      |
|стабилизатора напряжения, питание ( + Un); 15, 16 — выходы смесителя.            |
|В ИМС К174ХА2 симметричный резисторный каскад УРЧ построен на транзисторах Т1 и  |
|Т2 (см. рисунок 2.2). Напряжение сигнала на эти транзисторы (выводы 1 и 2)       |
|подаётся симметрично с помощью катушки L2, связанной с контуром входной цепи.    |
|Напряжение питания подается на резисторы R6 и R7 эмиттера Т6, на базу которого   |
|подано напряжение, стабилизированное с помощи цепочки R6, Д16-Д21. Транзистор Т6 |
|работают как буфер, уменьшающий нагрузку цепочки диодов. Напряжение питания на   |
|коллекторе Т1 и Т2 подается через резисторы R2 и R4 с эмиттера Т16, на базу      |
|которого тоже подается стабилизированное напряжение с цепочки R55, Д16-Д21,      |
|однако, несколько больше, чем на базу Т6 (приблизительно на 1,3-1,5 В). Подобно  |
|Т6, Т16 служит буфером.    В проводе эмиттера Т1 и Т2 включены резисторы R10 и   |
|R11; они создают отрицательную обратную связь по постоянному току,               |
|стабилизирующую режим.                                                           |
|Диоды Д1 -Д4 служат для АРУ; при слабом сигнале Д1 и Д2 заперты и не шунтируют   |
|выход каскада, а диоды ДЗ и Д4 открыты, так что отрицательная обратная связь по  |
|переменному                                                                      |
|току мала; при сильном сигнале Д1 и Д2 открываются и сильно шунтируют выход      |
|каскада, а диоды ДЗ и Д4 запираются, так что в каскаде появляется сильная        |
|отрицательная обратная                                                           |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |15   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|связь по переменному току; в результате усиление каскада уменьшается.            |
|На транзисторах ТЗ-Т5 построен УПТ, предназначенный для усиления положительного  |
|напряжения, поступающего с детектора системы АРУ на вывод 3.                     |
|С выхода УРЧ ( с коллектора Т1 и Т2 ) усиленное напряжение сигнала подается на   |
|сигнальный вход смесителя( попарно соединенные друг с другом базы транзисторов   |
|Т8, Т9 и Т7-Т10). Гетеродинным выходам смесителя служат базы Т11 и Т 12.         |
|Постоянное напряжения на базе Т7-Т10, как и напряжения сигнала, подаются         |
|непосредственно с коллектора Т1 и Т2, питание же на базы Т11 и Т12 и на          |
|непосредственно соединенные с ними базы транзисторов гетеродина Т15 и Т14        |
|подаётся через резисторы R17 и R18 с дополнительной стабилизацией цепочки R20,   |
|Д13-Д15. Дополнительная стабилизация напряжения нужна, конечно, не для смесителя,|
|а для гетеродина.                                                                |
|Напряжения питания на коллекторе Т7- Т10 подаются с выводов 15 и 16 через        |
|подключенные к этим выводам элементы нагрузки. Это два конура промежуточной      |
|частоты с катушками L6 и L8; с первого из них колебаний через ПКФ подаётся на    |
|вход УПЧ (вывод 12), а со второго на самостоятельный детектор АРУ УРЧ, выход     |
|которого соединён с выводом 3 ИМС.                                               |
|Гетеродин, как уже упоминалось, сроится на транзисторах Т14 и Т15, На коллектор  |
|Т15 напряжения питания подается непосредственно с источника без предварительной  |
|стабилизации. На коллектор Т14 то же напряжение подается через катушку           |
|колебательного контура L3 (схема питания последовательная, включение контура     |
|автотрансформаторное). Напряжения обратной связи подается на базы транзисторов   |
|(вывод 4. 5) с помощью катушки L4. Такая схема построения гетеродина позволяет   |
|при несимметричном включении колебательного контура реализовать преимущество     |
|двухтактной системы- подавления (существенное ослабление) четных гармоник.       |
|УПЧ включает в себя три одинаковых регулируемых симметричных каскада и           |
|симметричный нерегулируемый выходной каскад. Каждый из первых трёх каскадов      |
|построен на четырех транзисторах: Т23-Т26, Т27-ТЗО и Т31-ТЗЗ. Два из четырёх     |
|транзисторов (Т24 и Т25 в первом каскаде) включены по схеме ОЭ, а за ними следует|
|два (Т23 и Т26), включенных по схеме с ОК (эмиттерные повторители). Такая схема  |
|позволяет без помощи разделительных конденсаторов избежать постепенного повышения|
|потенциалов от каскада к каскаду.                                                |
|База Т25 (вывод 11) с помощью внешнего конденсатора соединяется с корпусом, что  |
|исключает обратную связь через R43, R56 по переменному току. Такая же связь через|
|R22; R42 устраняется соединением с корпусом через внешний конденсатор средней    |
|точки между этими двумя резисторами. На базу Т24 (вывод 12) подаётся, как уже    |
|упоминалось, напряжение с выхода ПКФ. Сопротивление R22 практически равно        |
|характеристическому сопротивлению ПКФ; это устраняет надобность в согласующем    |
|трансформаторе или контуре.                                                      |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |16   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|На первый взгляд представляется не оправданным применение, двух резисторов R43 и |
|R56 вместо одного с тем же сопротивлением. Однако при интегральной технологии    |
|изготовление двух резисторов вместо одного практически не увеличивает стоимости, |
|а с точки зрения обеспечения идентичности рассматриваемой цепочки с R22, R42     |
|такое решение, по-видимому, предпочтительно.                                     |
|Диоды Д7-Д12, подобно диодам ДЗ и Д4 в каскаде УРЧ, служат для АРУ путём         |
|изменения глубины отрицательной обратной связи: с усилением сигнала зги диоды    |
|запираются и глубина обратной связи растёт. Управление этими диодами             |
|осуществляется через УПТ, построенный на транзисторах Т17 -Т19 на базу Т17 (вывод|
|9) подаётся постоянное напряжение с выхода детектора.                            |
|Транзистор Т34 служит для индикации настройки. В провод его эмиттера             |
|последовательно с R57 можно включить внешний микроамперметр. По мере усиления    |
|сигнала и вызываемого этим уменьшения эмиттерного тока Т17 и, соответственно,    |
|падения напряжения на R32, потенциал базы Т34 повышается и эмиттерный ток растет,|
|что и регистрируется микроамперметром.                                           |
|Выходной каскад УПЧ построен на Т20 и Т21. Резистор R52 стабилизирует режим.     |
|Резисторы R53 и R54 выравнивают распределение тока между транзисторами и создают |
|отрицательную обратную связь, уменьшающую нелинейные искажение. Коллектор Т21    |
|соединён с корпусом, а в провод коллектора Т20 (вывод 9) включается выходной     |
|контур промежуточной частоты с катушкой L5, с которым связан детектор.           |
|Стабилизированное напряжения питания УПЧ снимается с эмиттера Т13, на базу       |
|которого, как и на базу T16, подается стабилизированное напряжение с цепочки R55,|
|Д16 -Д21.                                                                        |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.2 Обоснование выбора схемы входной цепи                                        |
|                                                                                 |
|По заданию данного курсового проекта входная цепь должна быть с электронной      |
|настройкой (см. рисунок 3.1).                                                    |
|Антенна входной цепи определяется в зависимости от диапазона воспроизводимых     |
|приёмником частот. В диапазонах ДВ и СВ антенна магнитная, а в диапазонах КВ и   |
|УКВ – внешняя штыревая. Связь с антенной используется емкостная, так как эта     |
|связь наиболее распространённая и проще реализуема на практике.                  |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |17   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.3 Предварительный расчёт тракта промежуточной частоты                          |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.3.1 Обоснование выбора типа избирательных систем тракта ПЧ                     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|В тракте ПЧ в качестве избирательной системы наибольшее применение находит фильтр|
|сосредоточенной селекции (ФСС). ФСС обычно является нагрузочной смесителя  и     |
|обеспечивает практически всю избирательность по соседнему каналу. Основным       |
|достоинством ФСС, перед другими избирательными системами является обеспечение    |
|высокой прямоугольности резонансной характеристики приёмника, обеспечивающей     |
|высокую избирательность по соседнему каналу при требуемой полосе пропускания .   |
|При этом каскады УПЧ могут быть выполнены по резисторной схеме, что обеспечивает |
|выполнение УПЧ на интегральной микросхеме. Исключение составляет одиночный каскад|
|УПЧ , нагрузкой которого обычно является одиночный контур , обеспечивающий       |
|согласование со входом детектора.                                                |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.3.2 Расчёт избирательности одиночного контура УПЧ                              |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Задаёмся допустимым коэффициентом частотных искажений одиночного контура УПЧ, где|
|                                                                                 |
|МУПЧ = 1дБ = 1.12 раз.                                                           |
|Тогда требуемая эквивалентная добротность контура будет равна:                   |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic](2.1)                                                                       |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Необходимо чтобы полученное значение Qэ было ? Qэ max , где Qэ max – максимально |
|допустимое эквивалентное значение добротности контура, равное:                   |
|                                                                                 |
|[pic],    (2.2)                                                                  |
|                                                                                 |
|где Qк – конструктивно выполнимое значение добротности:  Qк = 150                |
|? – коэффициент шунтирования, который можно принять примерно ? ? 0.5             |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |18   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|1. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный|
|контур.                                                                          |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic](2.3)                                                                       |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]     (2.4)                                                                  |
|                                                                                 |
|2. Определяем избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает одиночный|
|контур.                                                                          |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]   (2.5)                                                                    |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|2.3.2 Расчёт числа звеньев фильтра с сосредоточенной селекцией                   |
|                                                                                 |
|1. Определяем допустимый коэфиициент частотных искажений вносимых Ф.С.С.         |
|                                                                                 |
|Мфсс(дБ)  = Мобщ(дБ) – Мвх(дБ) – Мупч – Мзч   ,     (2.6)                        |
|                                                                                 |
|где  Мобщ – общая величина коэффициента частотных искажений.                     |
|Мвх – коэффициент частотных искажений входной цепи приёмника.                    |
|Мзч  - коэффициент частотных искажений тракта звуковой частоты.                  |
|                                                                                 |
|Мфсс = 9 – 0 – 1 – 3 = 5 дБ                                                      |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2. Определяем расчётную полосу пропускания:                                      |
|                                                                                 |
|[pic] ,     (2.7)                                                                |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|где ?n – величина относительной расстройки на границе полосы пропускания,        |
|принимаем ?n = 0.9                                                               |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |19   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|3. Определяем требуемую избирательность по соседнему каналу Ф.С.С.               |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Sс.к.фсс(дБ) = Sс.к. тр(дБ) – Sс.к. в.ц.(дБ) – Sс.к. у.п.ч(дБ) = 40 – 0 – 2.2 =  |
|37.8 дБ     (2.8)                                                                |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|4. Определяем требуемую добротность контура Ф.С.С.                               |
|                                                                                 |
|[pic] ,    (2.9)                                                                 |
|Q должно быть  ? Qк , где Qк – конструктивная добротность контура; Qк = 250      |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|5. Определяем величину относительной расстройки для частоты соседнего канала:    |
|                                                                                 |
|[pic],    (2.10)                                                                 |
|                                                                                 |
|где  ?f – 9 кГц расстройка для соседнего канала.                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|6. Определяем величину обобщённого затухания:                                    |
|                                                                                 |
|[pic]   (2.11)                                                                   |
|                                                                                 |
|По полученным значениям ?с  и ? по графику (смотри приложение А) определяем      |
|избирательность по соседнему каналу одного звена  Ф.С.С. Sс.к. 1  в дБ, которое  |
|равно Sс.к. 1 = 7.5 дБ                                                           |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |20   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|7. Определяем число звеньев Ф.С.С. необходимых для обеспечения требуемой         |
|избирательности по соседнему каналу Ф.С.С.                                       |
|                                                                                 |
|[pic]   (2.12)                                                                   |
|                                                                                 |
|8. Определяем величину частотных искажений , вносимых Ф.С.С смесителя на краях   |
|полосы пропускания:                                                              |
|                                                                                 |
|[pic][pic],    (2.13)                                                            |
|                                                                                 |
|где МфссI – коэффициент частотных искажений в дБ одного звена Ф.С.С.,            |
|определяемый по графику для выбранного значения ?n и ?.                          |
|МфссI = 1.5, откуда:                                                             |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Из расчётов видно, что для обеспечения требуемой избирательности по соседнему    |
|каналу Ф.С.С. требуется 5 звеньев, но в данном случае для уменьшения кэффициента |
|частотных искажений и габаритов радиоприёмного устройства, будет проще выбрать   |
|пьезокерамический фильтр. Из справочника выбираем – ПФ1П – 2, его параметры      |
|указаны в таблице 2.2.                                                           |
|                                                                                 |
|Таблица 2.2                                                                      |
|Число звеньев                                                                    |
|Полоса пропускания                                                               |
|Ослабление при расстройке  ± 10кГц                                               |
|                                                                                 |
|4                                                                                |
|8,5- 12,5 кГц                                                                    |
|40дБ                                                                             |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.4 Выбор принципиальной схемы детектора                                         |
|Детектором называется устройство, служащее для создания напряжения , изменяющего |
|в соответствии с законом модуляции одного из параметров входного сигнала . В     |
|зависимости от вида сигнала поступающего на вход детектора , они разделяются на: |
|амплитудные, частотные и фазовые детекторы – для непрерывных гармонических       |
|сигналов; детекторы видеоимпульсов – для видеоимпульсных сигналов.               |
|Для данного приёмника выбираем схему амплитудного детектора, так как он принимает|
|гармонические сигналы, модулированные по амплитуде, принципиальная схема которого|
|приведена в расчёте детектора на рисунке 3.3.                                    |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |21   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.5 Расчёт требуемого коэффициента усиления и числа каскадов в высокочастотной   |
|части приёмника                                                                  |
|2.5.1 Определяем требуемый коэффициент усиления высокочастотной части            |
|радиоприёмного устройства:                                                       |
|                                                                                 |
|[pic]   ,   (2.14)                                                               |
|                                                                                 |
|где Um вх.дет  - требуемая амплитуда напряжения на входе детектора; для          |
|квадратичного детектора.                                                         |
|Um вх. дет  = 0.1 ч 0.2 В , для линейного детектора.                             |
|Um вх. дет   = 0.5 ч 1 В , для квадратичного детектора.                          |
|Ea min – чувствительность приёмника.                                             |
|Кзап. – коэффициент запаса, берётся  1.5 ч 2                                     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|При выполнении высокочастотной части приёмника на интегральной микросхеме        |
|реальный коэффициент усиления подсчитывается как:                                |
|                                                                                 |
|[pic],    (2.15)                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|где  Кимс. 1 – коэффициент усиления по напряжению И.М.С. 1                       |
|Кимс. n – коэффициент усиления по напряжению И.М.С. n                            |
|Кф – коэффициент передачи Ф.С.С. приравнивается равным  - 0.25                   |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|Так как реальный коэффициент усиления высокочастотной части радиоприемного       |
|устройства много меньше требуемого, то в схему необходимо ввести дополнительный  |
|блок – резисторный У.Р.Ч.   (Усилитель Радиочастоты ), коэффициент усиления      |
|которого принимается равным 15, тогда:                                           |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |22   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |     |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.6 Обоснование выбора автоматической регулировки усиления (А.Р.У.)              |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|А.Р.У. предназначена для автоматического изменения коэффициента усиления         |
|приёмника в соответствии величиной сигнала на входе приёмника, обеспечивающего   |
|требуемое напряжение на выходе приёмника в допустимых пределах.                  |
|                                                                                 |
|2.6.1 Определяем требуемую глубину регулировки:                                  |
|                                                                                 |
|[pic]   (2.16)                                                                   |
|                                                                                 |
|[pic],                                                                           |
|                                                                                 |
|где Двх.(раз) – динамический диапазон выходных сигналов в разах.                 |
|Двых.(раз) – допустимый динамический диапазон выходных сигналов в разах.         |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|2.6.2 Определяем необходимое число регулируемых каскадов:                        |
|                                                                                 |
|[pic]  ,   (2.17)                                                                |
|где ГI(дБ)  - реальная глубина регулировки одним каскадом приёмника, принимается |
|равной ? 20дБ                                                                    |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|Выбираем два регулировочных каскада, так как в ИМС К174ХА2 уже содержится две    |
|системы АРУ, одна относится к УПЧ, а другая к УРЧ ( смотри рисунок 2.2 ).        |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |23   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.7 Обоснование выбора элементной базы усилителя звуковой частоты (У.ЗЧ.) и      |
|предварительный расчёт У.З.Ч                                                     |
|                                                                                 |
|2.7.1 Обоснование выбора                                                         |
|Так как по заданию курсового проекта необходимо спроектировать приёмник на И.М.С.|
|174 серии, то из справочника выбираем И.М.С. К174УН5. Микросхема представляет    |
|собой усилитель мощности низкой частоты с номинальной выходной мощностью 2Вт при |
|нагрузке 4 Ом. Электрические и предельные эксплуатационные параметры указаны в   |
|таблице 2.2 и 2.3 .                                                              |
|                                                                                 |
|Таблица 2.3                                                                      |
|1                                                                                |
|Номинальное напряжение питания                                                   |
|12 В ± 10 %                                                                      |
|                                                                                 |
|2                                                                                |
|Ток потребления при Uп = 12 В                                                    |
|30 мА                                                                            |
|                                                                                 |
|3                                                                                |
|Коэффициент усиления при Uп = 12 В, fвх = 1 кГц                                  |
|80 ... 120                                                                       |
|                                                                                 |
|4                                                                                |
|                                                                                 |
|Нестабильность коэффициента усиления напряжения при Uп = 12 В, fвх = 1 кГц не    |
|более                                                                            |
|                                                                                 |
|± 20 %                                                                           |
|                                                                                 |
|5                                                                                |
|Коэффициент нелинейных искажений при                                             |
|  Uп = 12 В, fвх = 1 кГц, Pвых = 2 Вт                                            |
|                                                                                 |
|1,0 %                                                                            |
|                                                                                 |
|6                                                                                |
|  Входное сопротивление при Uп = 12 В, fвх = 1кГц                                |
|10 кОм                                                                           |
|                                                                                 |
|7                                                                                |
|Номинальная мощность отдаваемая в нагрузку                                       |
|  Rн = 4 Ома при Uп = 12 В                                                       |
|                                                                                 |
|2,0 Вт                                                                           |
|                                                                                 |
|8                                                                                |
|Диапазон рабочих частот по уровню 3 дБ                                           |
|30 ... 20 000 Гц                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Таблица 2.4                                                                      |
|                                                                                 |
|1                                                                                |
|Напряжение питания                                                               |
|13,2 В                                                                           |
|                                                                                 |
|2                                                                                |
|Максимальное напряжение синфазных сигналов                                       |
|5,5 В                                                                            |
|                                                                                 |
|3                                                                                |
|Максимальная амплитуда выходного напряжения                                      |
|1,5 В                                                                            |
|                                                                                 |
|4                                                                                |
|Амплитуда тока в нагрузке разового сигнала                                       |
|1,45 А                                                                           |
|                                                                                 |
|5                                                                                |
|Максимальная длительность выходного импульса                                     |
|при скважности 3                                                                 |
|30 мС                                                                            |
|                                                                                 |
|6                                                                                |
|Активное сопротивление нагрузки                                                  |
|3,2 Ом                                                                           |
|                                                                                 |
|7                                                                                |
|Температура кристалла                                                            |
|+125 °С                                                                          |
|                                                                                 |
|8                                                                                |
|  Тепловое сопротивление:                                                        |
|кристалл-корпус                                                                  |
|кристалл-среда                                                                   |
|                                                                                 |
|20 °С/Вт                                                                         |
|  100 °С/Вт                                                                      |
|                                                                                 |
|9                                                                                |
|Температура окружающей среды                                                     |
|-25 ... +55 °С                                                                   |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |24   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Корпуса ИМС К174УН5                                                              |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|1,12 - общий                                                                     |
|2 - выход                                                                        |
|4 - напряжение питания                                                           |
|5,8 - фильтр                                                                     |
|6 - вход 2                                                                       |
|7 - вход 1                                                                       |
|9,11 - коррекция                                                                 |
|                                                                                 |
|Рисунок 2.4                                                                      |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|33,37 - общий                                                                    |
|29 - выход                                                                       |
|25 - напряжение питания                                                          |
|2,810 - фильтр                                                                   |
|12 - вход 2                                                                      |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Рисунок 2.5                                                                      |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |25   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Принципиальная схема ИМС К174УН5 изображена на рисунке 2.6.                      |
|[pic]                                                                            |
|Рисунок 2.6                                                                      |
|                                                                                 |
|Типовая схема включения ИМС К174УН5 изображена на рисунке 2.7.                   |
|[pic]                                                                            |
|Рисунок 2.7                                                                      |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |26   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.7.2  Расчёт требуемого коэффициента усиления У.З.Ч                             |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Определяем амплитуду напряжения на входе У.З.Ч.                                  |
|                                                                                 |
|[pic],    (2.18)                                                                 |
|где Кдет – коэффициент передачи детектора.                                       |
|m  - глубина модуляции, можно взять m = 0.3                                      |
|Um вх. дет – требуемая амплитуда напряжения на входе детектора; для квадратичного|
|Um вх. дет =  0.1 - 0.2В  , для линейного Um вх. дет = 0.5 – 1В.                 |
|Так как у нас приёмник работает в КВ диапазоне мы выбираем линейный детектор с   |
|входным напряжением равным 0.5В .                                                |
|                                                                                 |
|[pic]   (2.19)                                                                   |
|                                                                                 |
|Определяем требуемую амплитуду выходного напряжения:                             |
|[pic],    (2.20)                                                                 |
|где Рвых. – требуемая выходная мощность приёмника.                               |
|Rн – активное сопротивление обмотки динамика.                                    |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|Определяем требуемый коэффициент усиления по напряжению для У.З.Ч.               |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic],    (2.21)                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|где Кзап. – коэффициент запаса равной ? 1.5 – 2                                  |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|2.8 Составление функциональной части приёмника                                   |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Функциональная схема приемника изображена на рисунке 2.8.                        |
|                                                                                 |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |27   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|                                                                                 |
|Рисунок 2.8                                                                      |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|Сигнал с антенного контура поступает на УРЧ, построенный из двух частей: первая  |
|часть резисторный УРЧ на биполярном транзисторе; вторая часть УРЧ встроенный в   |
|микросхему. Затем сигнал с частотой fc поступает на смеситель, куда одновременно |
|поступает сигнал с частотой гетеродина - fг. Контур гетеродина в данной схеме    |
|подключается как внешний элемент. На выходе смесителя формируется разностный     |
|сигнал с частотой fпр. ПКФ отфильтровывает комбинационные составляющие частоты   |
|выходного тока преобразователя частоты. После ПКФ сигнал с fпр  поступает на УПЧ,|
|где сигнал получает основное усиление до детектора. В детекторе происходит       |
|преобразование ВЧ модулированного сигнала в НЧ. Преобразованный сигнал поступает |
|на вход усилителя звуковой частоты, выполненный на ИМС К174УН3, который          |
|обеспечивает необходимый коэффициент усиления по напряжению, и усилителя. УЗЧ    |
|усиливает преобразованный сигнал до величины необходимой для нормальной работы   |
|динамика.                                                                        |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |28   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ                                                           |
|                                                                                 |
|Электрический расчёт входной цепи                                                |
|                                                                                 |
|[pic]                                                                            |
|Рисунок 3.1 Схема входной цепи с электронной настройкой                          |
|                                                                                 |
|3.1.1 Определяем полную минимальную ёмкость контура:                             |
|                                                                                 |
|C / в min = Cв min + Co = 15+25 = 40 пФ     (3.1)                                |
|                                                                                 |
|3.1.2 Определяем индуктивность контура:                                          |
|                                                                                 |
|[pic]  (3.2)                                                                     |
|                                                                                 |
|3.1.3. Определяем ёмкость связи контура входной цепи с антенной:                 |
|                                                                                 |
|[pic]   (3.3)                                                                    |
|                                                                                 |
|По ГОСТу выбираем  Cсв. = 5.1 пФ                                                 |
|                                                                                 |
|3.1.4 Определяем эквивалентную ёмкость связи:                                    |
|                                                                                 |
|                                                                                 |
|[pic]     (3.4)                                                                  |
|     |    |         |      |    |                                       |Лист |
|     |    |         |      |    |СПРТ. КП 2003. 000ПЗ                   |     |
|     |    |         |      |    |                                       |31   |
|Изм. |Лист|№ докум. |Подп. |Дата|                                       |     |





смотреть на рефераты похожие на "Разработка радиоприёмника на ИМС К174ХА2"