Исходные данные :
1. Диапазон волн - СВ : 525 - 1607 кГц
2. Чувствительность -
В
3. Селективность по соседнему каналу -
дБ, что составляет 39,811 раза
4. Селективность по зеркальному каналу -
дБ , что составляет 63,096 раза
5. Полоса пропускания приёмника -
Гц
6. Неравномерность ослабления в полосе
пропускания приёмника -
дБ, что составляет 1,884 раза
7. Коэффициенты действия АРУ - a = 900 раз
- b = 2 раза
|
Гц - нижняя частота диапазона |
Гц - верхняя частота диапазона |
Гц - промежуточная частота |
Структурная схема приёмника ( общий вид ) : |
Оглавление.
1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы
1.1.Определение необходимости использования УРЧ
1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ
1.3.Предварительное распределение усиления по трактам ВЧ и ПЧ
2. Электрический расчёт каскадов приёмника
2.1. Входная цепь
2.2. Усилитель радио частоты (УРЧ)
2.3. Преобразователь частоты
2.4. Усилители ПЧ
2.5. Детектор сигнала
3. Литература
Задание:
I
часть :
Счётчик прямого счёта .
М = 13 ; триггеры типа JK.
Код двоичный, возрастающий;
Используются состояния : а0 , а1 … а12 .
II
часть :
Интерфейс ЗУ .
Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB .
III
часть :
Подпрограмма .
Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3 , представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .
Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .
Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.
Это – задача с двойным (вложенным) циклом.
Блок – схема алгоритма :
1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы.
1.1. Определение необходимости использования УРЧ .
Так как у нас
дБ , то примем
= 3 дБ , что составляет 1,413 раза
|
раза, что составляет 36,766 дБ |
раза, что составляет 32.522 дБ |
Так как у нас
>
, то нам не надо использовать УРЧ .
Тогда , примем :
|
раза, что составляет 32.522 дБ |
Определим эквивалентные затухания контура : |
При расчётах надо помнить , что существует предельно допусимые добротности , так называемые - конструктивные , выше которых нельзя сделать . |
- конструктивная добротность для диапазона СВ |
- конструктивное затухание |
следовательно необходимо использовать УРЧ |
раза, что составляет 16.506 дБ |
раза, что составляет 16.506 дБ |
Проверим , какая получилась неравномерность в полосе пропускания приёмника : |
раза, что составляет приблизительно 0 дБ |
1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ .
Так как нам необходимо исп - ть УРЧ , то примем :
=
= 5.5 дБ , что сост. 1,884 раза
|
Как правило в качестве фильтрующих элементов используются двухконтурные фильтры , настроенные на частоту 465 кГц , но с различным фактором связи - b . |
Тогда максимально допустимая добротность по полосе пропускания , допустимая для получения заданного
, может быть расчитана по формуле : |
Минимально допустимая добротность , необходимая для обеспечения заданной селективности по соседнему каналу , можно расчитать по формуле : |
Т.е. получили
>
, тогда выберем
как среднее ариф. между
и |
раза , что составляет 38.380 дБ |
Таким образом , нам необходимо 2 фильтра для получения заданной селективности . |
1.3. Предварительное распределение усиления по трактам .
|
Общий коэффициент усиления складывается из следующих величин : |
где
- коэффициент усиления входной цепи
- коэффициент усиления УРЧ
- коэффициент усиления преобразователя частоты
- коэффициент усиления УПЧ
Общий коэффициент усиления можно расчитать по формуле :
|
В - напряжение на детекторе сигнала |
Расчитаем число каскадов УПЧ : |
где
- коэффициент усиления одного каскада УПЧ |
Если число контуров
, то число фильтров с точки зрения усиления : |
В итоге наших вычислений получили , что
>
. Примем
=
= 2 , но нам теперь необходимо добавить апериодический каскад , который только усиливает , с коэффициентом усиления
= 5 .. 10 , и не влияет на селективность . |
По полученым расчётным данным структурная схема приёмника выглядит следующим образом : |
2. Электрический расчёт каскадов приёмника .
2.1 Входная цепь .
|
Определим тип переменного конденсатора .
Найдём коэффициент перекрытия по частоте :
|
С другой стороны, коэффициент перекрытия по ёмкости : |
Тогда коэффициент перекрытия по частоте , который даёт данный конденсатор равен : |
Так как мы получили большую величину , чем нужно , то нам нужно укоротить
: |
Откуда , выражая
, получаем : |
В диапазоне СВ ёмкость
состоит из
- подстроечный конденсатор и
- паразитный конденсатор (
=
+ ) . |
где
Ф - ёмкость монтажа
Ф - входная ёмкость
Ф - ёмкость катушек
|
Теперь мы можем найти подстроечную ёмкость : |
Таким образом , получили
= 20,73 пФ |
Определим индуктивность контура
: |
Таким образом , получили
= 175,3 мкГн |
Теперь найдём индуктивность связи
.
Для этого сначала необходимо определить
- максимальную резонансную частоту антенны :
|
где
= 50 пФ - минимальная паразитная ёмкость антенны
= 10 мкГн - минимальная паразитная индуктивность антенны
Так как
выражена через
, то вычислим коэффициент удлиннения :
|
или после преобразования получим : |
где
- неравномерность коэффициента передачи ВЦ
Тогда искомая величина
равна :
|
То есть получили
= 2,658 мГн |
Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи : |
Первые два варианта схем по разному влияют на
. При перестройке от
к
при автотрансформаторной связи увеличивается затухание ( т.е.
уменьшается ) и уменьшается m при увеличении частоты , а при внутриёмкостной связи уменьшается затухание (
увеличивается ) , причём довольно резко ( в 27 раз ) . Необходимо скомпенсировать рост добротности с одновременным уменьшение m , для этого будем использовать комбинированную связь . Будем поддерживать ) . |
Рассчитаем оптимальный вид связи между антенной и ВЦ ( комбинированная связь )
|
Потребуем , чтобы коэффициент включения m
менялся так , чтобы
=
.
Это возможно только при комбинированной связи . |
Определим затухание в контуре , которое необходимо на верхней частоте диапазона : |
Определим коэффициент включения на верхней и нижней частоте : |
где
= 1 кОм - входное сопротивление транзистора УРЧ . |
Используя полученные значения
и
, вычислим : |
Теперь найдём
1.)
2,)
3,)
|
Таким образом , все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) : |
Расчитаем коэффициент передачи входной цепи .
|
Неравномерность коэффициента передачи ВЦ : |
Неравномерность увеличилась , следовательно характеристика входной цепи ухудшилась . |
Элементы контура
,
,
такие же как и во ВЦ . Здесь таже комбинированная связь , что и во ВЦ. |
где
= 13 пФ - суммарная паразитная ёмкость |
Теперь расчитаем комбинированную связь контура с транзистором преобразователя :
По аналогии с расчётами выше имеет :
|
Расчитаем трансформаторную связь контура УРЧ с коллектором транзистора : |
Оптимальное рассогласование
где
= 35 кОм
|
Определим коэффициент связи между контуром и коллекторной цепью : |
Теперь рассчитаем коэффициент усиления УРЧ на верхней и нижней частотах : |
где r - характеристическое сопротивление контура
= 0,25 А/В - максимальная крутизна выходной ВАХ .
- входная проводимость
- выходная проводимость
|
Для УРЧ существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
где
- коэффициент устойчивости ,
= 1,8 пФ - паразитная ёмкость коллекторного перехода
|
следовательно нам необходимо уменьшать
до тех пор , пока
не будет равняться 0,6*
, т.е.
. |
Таким образом примем
, тогда : |
2.3. Преобразователь частоты
|
Амплитуда крутизна первой гармоники при угле отсечки 90 градусов можно вычислить по формуле : |
где
= 0,25 - максимальная крутизна преобразующего элемента
= 0,04 - минимальная крутизна преобразующего элемента
Крутизна преобразования равна :
|
Расчитаем элементы контура фильтра , настроенного на частоту 465 кГц : |
Ф - чтобы не влияли различные паразитные ёмкости |
Определим коэффициенты включения , необходимые для того , чтобы с учётом
и
была обеспечена заданная величина
= 0.012 |
- конструктивная добротность ФПЧ |
- конструктивное затузание ФПЧ |
- характеристическое сопротивление контура |
Определим коэффициент усиления преобразователя : |
Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
Получили , что
>
, следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения
и
, так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6*
, т.е. чтобы выполнялось неравенство . |
Уменьшим коэффициенты включения
и
в 1,5 раза : |
2.4. Усилители промежуточной частоты
|
Число фильтров УПЧ равно : |
следовательно у нас будет один контур УПЧ , и он будет нерегулируемый . Значит его рабочую точку необходимо установить в положение
|
Расчитаем эго параметры : |
Где
- входное сопротивление детектора сигнала , оно равно половине сопротивления нагрузки (
) , а сопротивление нагрузки , в свою очередь равно 0,4
, а
, следовательно получили , что |
коэффициент усиления
каскада УПЧ
|
Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
Получили , что
>
, следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения
и
, так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6*
, т.е. чтобы выполнялось неравенство . |
Уменьшим коэффициенты включения
и
в 2 раза : |
Расчёт УПЧ делается по тойже методике , что и выше . Контур тотже самый , следовательно элементы такие же . |
Используем последовательный амплитудный детектор на полупроводниковом диоде : |
Обычно в качестве диода включают D9 , D18 , D20 . Выберем один из них , например D18 .
Его характеристики :
А/В - крутизна прямой ветви ВАХ
А/В - крутизна обратной ветви ВАХ
Ф - паразитная ёмкость
|
Входное сопротивление УНЧ выбирают в пределах 10 - 50 кОм ( обычно 20-30 кОм ) . |
Общую величину сопротивления нагрузки по постоянному току
определяют из условия получения минимальных нелинейных искажений . Для этого сопротивление цепи по постоянному и переменному току должны быть примерно одинаковыми .
Допустим , что отклонение между ними составляет 20 % , т.е.
.
Если считать , что
=2,5 МОм >>
, то
=
{ A } .
Для получения достаточного коэффициента передачи детектора обычно берут :
= 0,2
и
= 0,8
{ B } .
|
Совместное решение { A } и { B } дают результат :
= 7500 Ом
= 2000 Ом
= 10000 Ом
|
Общую ёмкость нагрузки
определяют из условия получения минимальных искажений вследствии избыточной постоянной времени цепи нагрузки : |
где
- верхняя частота модуляции
= 3.8 кГц |
Ёмкость нагрузки для улучшения фильтрации колебаний ПЧ обычно поровну делят м/у
и
, т.е.
=
= 0,5 |
Коэффициент передачи диодного детектора при линейно ломанной апроксимации ВАХ определяется углом отсечки Q тока через диод (
) : |
радиан , что составляет
приблизительно 16 градусов
|
С учётов резистивного делителя в цепи нагрузки : |
Для правильного подключения диода к последнему контуру УПЧ определим входное сопротивления диодного детектора . При последовательной схеме : |
|