48815

Розрахунок радіоприймача

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Величезне значення для розвиту радіотехніки мало створення електронних ламп. У 1883р. Томас Едісон виявив, що скляна колба вакуумної лампочки розжарювання темніє із- за того, що розпиляло матеріалу нитки. Згодом було встановлено, що причиною даного «ефекту Едісона»

Украинкский

2013-12-29

218 KB

16 чел.

                                                    ВСТУП

           Історія розвиту радіоприймачів

            Величезне значення для розвиту   радіотехніки мало створення електронних ламп. У 1883р. Томас Едісон виявив, що скляна колба вакуумної лампочки розжарювання темніє із- за того, що розпиляло матеріалу нитки. Згодом було встановлено, що причиною даного «ефекту Едісона»є випускання електронів  розжарення лампочки (явище термоелектронній емісії). Це відкриття було детально вивчене професором московського університету А.Р. Столетовим,  що привело вже в кінці минулого століття до появи фотоелементів – електронних приладів , що знайшли широке вживання в техніці зв’язку. Пізніше вони  були істотно вдосконалені професором  П.С. Тімофєєвим.

У 1904 році англійський вчений Д.Е.Флемінг (1849-1945рр) винайшов вакуумний діод( двоелектродну  лампу) – випрямляч змінного електричного струму і застосував його як детектор в радіо телеграфічних приймачах. У 1906 американський конструктор Лі де Форест (1873-1961рр) створив трьохелектродну вакуумну лампу – тріод - пентод, яку можна було використовувати не лише, як детектор, але і як підсилювач слабких електричних коливань. У 1913 р. німець А.Майстерн (1883-1958рр) відкрив здатність тріода – пентода генерувати електромагнітні коливання. Завдяки цьому був побудований перший ламповий радіопередавач, здатний передавати як телефонні, так і телеграфічні сигнали, Перехід вид детекторних приймачів до лампових  явився  виключно важливим кроком у вдосконаленні техніки радіоприйому. Це був стрибок в розвитку радіоприймальної техніки.   

 

   

1. ТЕХНІЧНІ УМОВИ

   1.1 Технічне завдання

Таблиця 1. Завдання

N  варіанту

19

Клас радіоприймача

3

Тип

Стаційний

Діапазон вхідних частот  (кГц )

180……10000

Метод розбивки по діапазонам (Кд)

2.25

Вхідна потужність (Вт)     

16

Розрахунок каскадів

ПЗЧ вихідний

Каскад на мікросхемі  

 ПВЧ

Сервісний каскад

Сканер частоти

               

   1.2. Якісні показники

         1.Чутливість для зовнішніх антен в.  ( мВт ) …………………………………..15

         2.Чутливість внутрішньої антени в .( мВт/м )……………………………….0,1

         3.Селективність за сусіднім каскадом в. ( Дб )………………………………….30

         4.Селективність за проміжною частотою. ( Дб )…………………………….30

         5.Селективність за дзеркальним каналом. ( Дб )………………………………40

          Дія А.Р.П

         6.По входу. ( Дб )………………………………………………………………………………… 30

         7.По виходу .( Дб )……………………………………………………............................12

         8.Смуга відтворених частот. ( Гц )……………………………………….50…12000

   1.3.Область застосування

          Радіоприймач використовується в побутових цілях

          з діапазоном частот 3,5-60мГц , і відповідає

          показникам 3 класу відповідно завдання каскаду

          весь перетворювач виконується на мікросхемах.

  1.4. Технічні вимоги до приладу

         

            Вага,кг…………………………………………………………………………………………..……1

            Габарити,мм…………………………………………………………….………290х190х80

  1.5.Технічні характеристики

         

          Напруга живлення, В……………………………………………………………….220(+10)

          Частоти сигналу, кГц…………………………………………………………… 180-1000

          Чутливість, мВ…………………………………………………………………………...0,1-15

          Вихідна потужність, Вт……………………………………………………………...….16

  1.6.Умови експлуатації

        

          Вибираем кліматичне застосування приладу згідно з  ГОСТ 15 150-89

           температура навколишнього середовища,  C ………………………..-10 +55

           вологість,   ……………………………………………………………………………...….. 50-80

           атмосферний тиск, ММ, РТ, СТ……………………………………….… 750( ± 50)

     

1.7.Вимоги до дійсності та технологічності

         1. середній час на працювання, на відмову, Тср………………….………….10000

         2.середній час на ремонт, Тв…………………………………………………………………..1

         3.коефіцієнт готовності виробу до роботи

             в будь – який час , К.г………………………………………………………………….….. 0,98

         4.Комплексний показник технологічності, К…………………………..…………0,7

         5.Рівень технологічності, У…………………………………………………………………1,1

  1.8.Розробка структурної схеми радіоприймача

          

                 

де :

В.К. – вхідне коло;

ПВЧ – підсилювач високої частоти;

ПРЧ – перетворювач радіо частот;

Г – гетеродин;

СФ –  смуговий фільтр;

ППЧ – каскад підсилення проміжної частоти;

ФППЧ-- фільтр проміжної частоти

ППЧN—енний каскад підсилення проміжної частоти

Д – детектор;

ШЗ--шумознижувач

АРП – автоматичне регулювання підсилення;

БНС—баланс настройки сигналу

ПЗЧ1 – підсилювач звукової частоти;

ВА – гучномовець;

Рисунок 1. Р.П.У .Схема електрична структурна.

 

 2. Розрахункова частина

2.1 Розрахунок структурної схеми вхідного кола

2.1.1 Метод рівних Кд

Метод рівних КД забезпечує однакову перестройку по діапазону, під діапазону, де Кд однакове відповідно завданню.

Визначаємо загальне Кд:  

Кдз.=fmax| fmin; (  ) [  ]

Де:

fmax завданий діапазон мГц………………………………………………………………..95,8

fmin завданий діапазон мГц…………………………………………………………………63

Кдз.=95,8/63=1,15; (   ) [   ]

Кдз.>1,1

Розбиваємо на під діапазони:

УКХ 1

 fmin=63; (  ) [  ]

fmax=Кд* fmin ; (  ) [  ]

fmax=63*1,15=72,45; (  ) [  ]

УКХ 2

fmin=72,45; (  ) [  ]

fmax=Кд*fmin; (  ) [  ]

fmax=72,45*1,15=83,31; (  ) [  ]


     УКХ 3

      fmin=83,45; (  ) [  ]

       fmax=Кд*fmin; (  ) [  ]

fmax=83,45*1,15=95,8; (  ) [  ]

Структурна схема:

УКХ

Де:

УКХ 1 — перший під діапазон ультра коротких хвиль.

УКХ 2 — другий під діапазон ультра коротких хвиль.

УКХ 3 — третій  під діапазон ультра коротких хвиль.

Рисунок 1: Вхідне коло. Схема електрична структурна.

    2.3.1Розрахунк загального коефіцієнту

           підсилення тракту ЗЧ.

  Розраховуємо потужність на виході ПЗЧ з врахуванням введенням зворотнього зв’язку :

Р'вих =2Рвих / λ ;                                                                      (    )   [    ]

   де:

Р'вих ― вихідна потужність на виході ПЗЧ........................5Вт;

Рвих ― потужність за завданням........................................4Вт;

λ ― ККД....................................................................................80%;

   Знаходимо загальний коефіцієнту тракту ЗЧ:

Ки.з.= Р'вих / Рвих;                                                               (    )   [    ]

  

де:

Рвх-вхідна потужність, береться 10Вт                                

Ки.з.=10/10= 1000000

2.3.2 Розрахунок структурної схеми

Вихідними є Ки.з. ,яке повинне бути забезпечене кількістю каскадів,

враховуючи сучасну елементну базу каскад на транзисторі дає

підсилення від 30…100. Використовуєм коефіцієнт підсилення:

β=60.

Враховуємо зворотній зв'язок :

Кз.з.= 0,5

Ки.з.= 60*60*60*60*60*0,5

Ки.з.= 338 800 000

338 800 000 > 15 000 000

Отримали структурну схему :

де :

РТ – регулятор тембру;

РГ – регулятор гучності;

К1 – перший каскад;

К2 – другий каскад;

КФ – фазоінвертор ;

Квих. – вихідний каскад;

Рисунок 3. Розрахункова схема.

Відповідно завдання креслим структурну схему тракту ЗЧ:

де :

РТ – регулятор тембру;

РГ – регулятор гучності;

К1 – перший каскад;

К2 – другий каскад;

 К3 – третій каскад ;

 К4 – четвертий каскад ;

 КФ – фазоінвертор ;

 Квих – вихідний каскад ;

 ВА – гучномовець ;

Рисунок 4. ПЗЧ. Схема електрична структурна.

                                    2.4. Розробка схеми ПВЧ.

 Для третього класу виконується А – періодичним, але якщо з вх. кола перенесений контур то він виконується за селективною схемою. До входу

Підключається АРП і  ежекторний фільтр.

                                       Схема ПВЧ

  

                     Рисунок 6 . ПВЧ . Схема електрична принципова.    

      

                        2.6. Розрахунок селективної системи тракту  ППЧ  

         2.6.1. Розрахунок кількісті контурів.

         

        Відповідно завданню радіоприймач повинен забезпечити селективність по  

     сусідньому каналі 30 Дб, тому тракт ППЧ навантажується контуром які

     забезпечують цю селективність. Розраховуємо необхідну селективність             

     запасу.

        Sер. = Sер. * 1,5 / 1,02;                                                                                  ( ) [ ]                                

     де:

        Sер. – селективність за завданням 30 Дб                 

               Sер. = 30 *1.5 / 1.02 = 44.117 = 45   

          Розраховуємо необхідну кількість контурів яка забезпечить Sер.

     Враховують затухання одним контуром відповідно классу радіоприймача

     затуханя δ = 9 Дб.

        N = Sер. / δ ;                                                                                                   ( ) [ ]

        N = 45 / 9 = 5;                                                                                                ( ) [ ]

 

 2.6 Розробка принципової схеми перетворювача частоти

    Використовуємо схему перетворювача на транзисторі для 3го клас

Рисунок  . ПРЧ. Схема електрична принципова.

    

           2.6 Розрахунок структурної схеми  радіоприймача.

           2.6.1 Розрахунок коефіцієнту підсилення  тракту ВЧ.

        Тракт ВЧ забезпечує чутливість радіоприймачу другого класу.

      Ця чутливість забезпечується каскадами від вхідного кола до                                                          детектора.

Розрахунок чутливості визначається для зовнішньої та          внутрішньої антен.

Ки.з. = 2 · Uвх.д./Uч. ;                                              (  ) [  ]

     де,

     Uвх. - напруга на вході детектора (В)…………………………………………………………1

     Uч. - чутливість для зовнішньої антени (В)……………………………….10·10 -6

     Ки.з = 2 · 1/10 · 10 -6 = 200000

     Ки.вн. = 2 · Uвх.д./Еч. ;                                             (  ) [  ]

    де,

      Еч. - чутливість за полем (В/м)………………………………………….……0.05·10 -3

Чутливість за полем переводимо в чутливість за напругою по    формулі:

 Uвх.ч. = Е · Q · H · P ;                                             (  ) [  ]

де,

 Q - добротність вхідного кола (Дб)…………………………………………………..90

 H - діюча висота антени (м)…………………………………………………………..3·10 -3 P - коефіцієнт підключення вхідного кола……..2

 Uвх.ч. = 5 · 10 - 5· 9 · 3 · 10 -2 · 2 · 10 -1 = 27 · 10 -8

      Ки.вн. = 2 · 1/27 · 10 -7 = 7000000

Із двох коефіцієнтів вибираємо більший і здійснюємо розрахунок кількості каскадів.

За умовою Кр. ≥ Ки.вн.

Кр. = Квх.к. · КПВЧ(р) · КПр(2) · КППЧ(2) · КППЧ(а) · КППЧ(2) · КППЧ(1)  

З таблиці вибираємо значення коефіцієнтів підсилення.

Таблиця 2       «коефіцієнти підсилення»

Назва, позначення:

Коефіцієнт підсилення:

Вхідне коло з зовнішньою антеною Квх.к.

0.2

Підсилювач високої частоти резонансний КПВЧ(р)

4

Перетворювач частоти з двохконтурним фільтром КПр(2)

15

Підсилювач проміжної частоти двохконтурний КППЧ(2)

17

Підсилювач проміжної частоти одноконтурний широкосмуговий КППЧ(а)

23

Підсилювач проміжної частоти з ФЗС КППЧ(2)

10

Підсилювач проміжної частоти аперіодичний КППЧ(1)

60

Кр. = 0.2 · 4 · 15 · 17 · 23 · 10 · 60 = 7038000

Структурна схема тракту ВЧ.

де,

ВК - вхідне коло;

ПВЧ - підсилювач високої частоти;

КПр - підсилювач радіо частоти;

КППЧ - підсилювач проміжної частоти;

ОСФ - одно контурний селекційний фільтр;

ДСФ - двохконтурний селекційний фільтр;

 Д - демодулятор.

Рисунок 8. ППЧ. Схема електрична структурна

        2.7. Розрахунок структурної схеми АРП.

АРП в радіоприймачах регулює коефіцієнт підсилення (зменшення)ПВЧ відповідно розрахунку дії АРП. Використовуєм  АРП Назад використовуєм просту АРП. Розраховуєм дію АРП.

ng = A по вх. – А по вих. ;                                                                     (  ) [  ] 

   де:

A по вх. – зміна сигналу на вх. ДБ ……………………………………………30

А по вих. – зміна сигналу на вих. ДБ…………………………………………12

Ng = 30 – 12 = 18 ;

Розраховуєм охват каскадів системою АРП

N = ng / 20 Lg                                                                                                                    (  ) [  ]

   де:

20 Lg   - коефіцієнт підсилення одним  каскадом

 N = 18 / 20 = 1;

                                Структурна схема підключення

               

                Рисунок   : АРП . Схема електрична структурна.

              2.8. Вибір принципової схеми детектора.

 В якості Am детектора використовуєм пасивний  детектор за схемою послідовного Am детектора з розділеним навантаженням.

                                        Схема детектора

     де:

C2,R1,C3 – фільтр проміжної частоти ;

R1,R2 – навантаження детектора ;

R2 – має величину яка = вхідному ПЗЧ   

     

         Рисунок 8: Aм детектор. Схема електрична принципова.

    

  2.9. Вибір і обгрунтування вибору схеми джерела   живлення.

Джерело живлення повинно окремо живити ВЧ частину 9…10 Вт і окремо НЧ частину. Напруга живлення залежить від вихідної потужності. В тих випадках де використовується мікросхема з двох полярним живленням та повинен бути вихід джерела також двох полярним.

         Рисунок 9 : Джерело живлення. Схема електрична принципова.

       

  3. Повний розрахунок

 3.1 Електричний розрахунок вхідного ПЗЧ

 3.1.1 Дані розрахунку

1. Напруга джерела живлення В..........................................................................9

2. Амплітуда напруги на навантажені В..........................................................0,5

3. Амплітуда струму в навантажені мА.......................................................1

4. Діапазон частот:

      Fmax кГц..............................................................................................................600

      Fmin мГц........................................................................................................6

5. Допустимі частоти викривлення...............................................................1,05   

6. Опір джерела сигналу Ом...................................................................................500

7. Опір навантаження:

Опір Ом.....................................................................................................................500

Ємність пФ.............................................................................................................5000

                       

 3.1.2 Схема розрахунку

   Рисунок 16. Вхідний ПЗЧ. Схема електрична принципова.

      3.1.3 Що потрібно розрахувати

1. Тип резистора

2.Режим роботи транзистора за постійним струмом

3. Елементи ланцюга стабілізації робочої точки

4. Основні показники роботи каскаду:

– коефіцієнт підсилення по струму

– вхідний опір каскаду

–вихідний опір каскаду

5. Елементи схеми каскаду Ср і Се

          Послідовність розрахунку:

  1.  Вибираємо тип транзистора таким чином, щоб допустима напруга між колектором і емітером було більше напруги джерела живлення:

Uке доп>Eдже;                                                            (  )[  ]                               

Гранична частота транзистора при включені в схемі спільний емітер повинна бути більше максимальної частоти діапазонна.

            fh21е>Fв;                                                            (  )[  ]                               

  1.  Визначаємо значення постійної складової струму колектора. Вибираємо мінімальну величину струму колектора Ik min:

     Iкmin≈(5…10)*Iк0 пасп;                                                (  )[  ]                               

     Iк≥Iн+Iкmin;                                                             (  )[  ]                               

Якщо амплітуда струму в навантажені незначна, то величина струму колектора треба вибирати близьку до рекомендованої в паспорті транзистора.

  1.  Вибираємо мінімальну напругу між колектором і емітером:

Uке min≥0,8…1;                                                           (  )[  ]                               

  1.  Визначаємо напругу між колектором і емітером:

Uке0= Uке min+U                                                         (  )[  ]                               

Якщо напруга на навантажені незначна, то значення Uке0 треба вибирати близьким к паспортному.

  1.  Знаходимо струм бази:   

Iб0≈Iк/h21е;                                                               (  )[  ]                               

  1.  Вибираємо напругу на опір R в ланцюгу емітера:

URе=(0,15…0,2)*Eжив;                                                     (  )[  ]                               

  1.  Знаходимо опір в ланцюгу колектора:   

R= (Eжив- Uке0-UR)/Iк;                                                 (  )[  ]                              

  1.  Для врахування залежності опору Rк на амплітуді змінної складової струму на виході каскаду знаходимо більш точне значення струму в ланцюгу колектора:  

Iк =Iкmin+(Rк+Rн)/(Rк*Rн);                                               (  )[  ]       

  1.  Розраховуємо опір в ланцюгу емітера:

Rе=URе/Iк;                                                                (  )[  ]      

  1.  Вибираємо струм ланцюга зміщення:

I12=(3…5)*Iб0;                                                            (  )[  ]  

  1.  Знаходимо значення опору R2 ланцюга  стабілізації:

R2= (URе+Uеб)/I12≈(URе+0,2)/I12;                                    (  )[  ]  

  1.  Розраховуємо опір R1    ланцюга  стабілізації:

R1= (Eжив-URе-Uеб)/I12+Iб0;                                          (  )[  ]  

  1.  Знаходимо коефіцієнт не стабільної робочої точки:

Ó≈1+R12/Rе≤5…8;                                                      (  )[  ]  

де:

R12=(R1*R2)/(R1+R2);                                                   (  )[  ]  

Якщо значення Ó окажеться дуже великим, то треба вибрати більше значення струму ланцюга стабілізації.  

  1.  Розраховуємо еквівалентний опір навантаження ланцюга колектора:

Rке=(Rк*Rн)/(Rк+Rн);                                                   (  )[  ]  

де:  

Rн=Uн/Iн;                                                                  (  )[  ]  

  1.  Знаходимо коефіцієнт підсилення по струму:

Kі0=h21е/(1+Rке*h22е);                                                 (  )[  ]  

  1.  Розраховуємо вхідний опір:

Rвх=(h11e+Rке*∆he)*(1+Rке*h22e);                                    (  )[  ]                  

  1.  Знаходимо коефіцієнт підсилення по напрузі:

Ku0=(h21e*Rн1е)/(h11e+∆he*Rн1е);                                     (  )[  ]  

  1.  Знаходимо вхідний опір каскаду:

    Rвих=(Rсиг+h11e)/(h22e*Rсиг+∆he);                                    (  )[  ]  

  1.  Розраховуємо ємність розділового конденсатора:

Cр=1/(Ωн*(Rке+Rн)*;                                       (  )[  ]  

  1.  Знаходимо коефіцієнт викривлення на верхній частоті діапазонна:

Мв=;                                          (  )[  ]  

де:

Rне=(Rке*Rн)/(Rке+Rн);                                                 (  )[  ]  

  1.  Знаходимо ємність блокую чого конденсатора Се:

Се≥1/Ωн*R∑;                                            (  )[  ]

Мне – допустиме значення коефіцієнта частотних викривлень, врахованих дільницею емітера.

                                                     Витяг з програми:

R1 кОм……………………………………………………………….…………….……..23,3

R1 кОм…………………………………………………………………………………………….22

С2-23-0,125-22 кОм±10% ОЖО.467.036 ТУ

R2 Ом……………………………………………………………………………………………….……8000

R2 Ом…………………………………………..…………………………………………………….……8200

С2-23-0,125-8200 Ом±10% ОЖО.467.036 ТУ

Rк Ом……………………………………………………………………………..……...….……………....4,33

R3 Ом…………………………………………………………………………….…………………….……..4,3

С2-23-0,5-4,3 кОм±10% ОЖО.467.036 ТУ

Rе Ом………………………………………………………………………………………….……………1230

R4 Ом…………………………………………………………..………………………………………….…1200

С2-23-0,125-1200 Ом±10% ОЖО.467.036 ТУ

Ср мкФ...............................................................................................................2,8

С1=С2=2,8 мкФ К50-12-25 В-2,8 мкФ ±10% ОЖО.461.061 ТУ

Се мкФ……………………………………………………………………………………………….…0,35

С3=0,5 мкФ К50-16-25 В-0,5 мкФ ±10 ОЖО.464.103 ТУ

 

     

Ежив

9

Ikmin

0,15

Ce

35000

Un

0,5

Uke0

1,5

Pr2

0,006

In

1

Ure

1,8

Pr1

0,013

Fn

63

Ik

0,126

Ki

8,543

Fb

95,8

Ib0

0,0005

Rвх

498,6

Mn

1,05

Rk

4300

Ku

9,452

Mb

1,05

Re

1200

Rвих

375,6

Rc

500

Pre

0,0567

Кр

47,62

Rn

500

I12

0,0025

Cn

R2

8000

екв

5Е-06

R1

233000

h21e

25

R12

6000

Ukmin

1

Ó

6

Ik0

6,7Е-05

Cr

280000

Програма розрахунку


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7759. Методы обучения. Понятие и сущность метода, приема и средств обучения 230 KB
  Методы обучения 1. Понятие и сущность метода, приема и средств обучения Метод (в переводе с греческого языка означает буквально путь к чему-либо) обозначает способ деятельности, направленной на достижение определённой цели. В педагогической ли...
7760. Формы организации и средства обучения 149 KB
  Формы организации и средства обучения. 1. Понятие о формах организации обучения и сущность способов и систем обучения, видов учебной деятельности ученика, форм организации текущей учебной работы учащихся Понятие метод обучения, сущность которого р...
7761. Педагогические технологии в образовательном процессе 76 KB
  Педагогические технологии в образовательном процессе. Из истории становления понятия педагогической технологии Технология (от греч. techne - искусство, мастерство, ремесло, умение и logos - учение, наука) - совокупность методов обра...
7762. Сущность проблемного обучения 72.5 KB
  Сущность проблемного обучения. Определение сущности проблемного обучения. Его основные понятия. Одним из перспективных направлений активизации учебной деятельности учащихся, развития у них познавательных интересов, творческих способностей самостоят...
7763. Дидактическая система развивающего обучения 63 KB
  Дидактическая система развивающего обучения. Из истории становления развивающего обучения Развивающее обучение - это ориентация учебного процесса на потенциальные возможности учащегося и их реализацию. Теория развивающего обучения берет...
7764. Сущность личностно-ориентированного образования школьников 59.76 KB
  Сущность личностно-ориентированного образования школьников. Сущность личностно-ориентированного образования в школе (определение, цель, принципы) Определение. Личностно-ориентированный образовательный процесс представляет собой не аккумуляти...
7765. Теория и практика воспитания детей и учащейся молодежи 135.5 KB
  Теория и практика воспитания детей и учащейся молодежи. Теоретические основы воспитания: закономерности, цели, принципы. В условиях социальных преобразований в обществе к человеку предъявляются требования активности, мобильности, готовности жить...
7766. Воспитание учащихся в духе ненасилия и мира 99.5 KB
  Воспитание учащихся в духе ненасилия и мира. Сущность концепции культуры мира. Педагогика мира В последние десятилетия обострились глобальные проблемы человечества, связанных с мирным сосуществованием народов планеты, экологией, демографичес...
7767. Гражданское образование школьников 92 KB
  Гражданское образование школьников. Сущность гражданского образования и модели его реализации в учебно-воспитательном процессе школы. Гражданин - это одна из основных социальных ролей человека, которая охватывает широкую сферу социальных отно...