Разработка радиовещательного приёмника

Принципиальная схема УРЧ представлена на рисунке 10.4.Рис.10.4. УРЧТаблица 21VT1ВС549С2R1100 кОм3R2450 кОм4R3762 кОм5R41кОм6VD1SMV1202-127C1109 пФ8C2143 пФ9C36.5 пФ9L12.924мкГн11L2158.532 нГн12L318.08 нГнАМ-модульЭквивалентная добротность контура равна:Выбирается активный элемент УРЧ, удовлетворяющий заданным требованиям коэффициента шума – ВС549С. С использованием программы Micro-Cap 9.0.6.1. строятсясемейства выходных и входных характеристик БТ с ОЭ. Выбирается значение емкости контурного конденсатора Ск1= 30 пФ, Ск2= 100 пФ, Ск3= 200 пФ, Ск4= 250 пФ, Ск5= 350 пФ, Ск6= 500 пФ. Тогда характеристическое сопротивление контура будет равно:Эквивалентное сопротивление контура в коллекторной цепи равно:На семействе выходных характеристик BC549C(рис.11.4, рис.12.4) строится нагрузочная прямая, пересекающая оси Iк и Uкэ в точках:Eп/Rэкв(1) = 0.5 мА;Eп/Rэкв(2) = 1.811 мА;Eп/Rэкв(3) = 3.623 мА;Eп/Rэкв(4) = 4.529 мА;Eп/Rэкв(5) = 6.342 мА; Eп/Rэкв(6) = 9.063 мА; и 2Еп = 18 В. В области линейного усиления транзистора на нагрузочной прямой выбирается рабочая точка А, задающая режим АЭ по постоянному току.Рис. 11.4Рис.12.4Определяются ток базы Iба(1) = 1 мкА,Iба(2) = 4.556 мкА, Iба(3) = 7.111 мкА, Iба(4) = 9.667 мкА,Iба(5) = 12.222 мкА, Iба(6) = 14.778 мкА ток коллектора Iка1 = 0.25 мА, Iка2 = 1.5 мА, Iка3 = 2.2 мА, Iка4 = 2.8 мА, Iка5 = 3.7 мА, Iка6 = 4.6 мА и напряжение Uбэа = 0.7 В в рабочей точке А. Рассчитываются номинальные значения резисторов, обеспечивающих работу АЭ в заданном режиме по постоянному току и стабилизацию режима:Определяются номиналы разделительных и шунтирующих емкостей:Для расчета коэффициентов связи нагрузочного контура с выходом АЭ и входом ПрЧ определяется его эквивалентная проводимость:Выходная проводимость АЭ усилителя определяется графически с использованием выходных характеристик транзистора BC549C(рис.13.4, рис.14.4):Рис.13.4Рис.14.4 Собственная проводимость контура:Входная проводимость нагрузки, также, определяется графически с использованием входных характеристик АЭ и расчетных сопротивлений базового делителя нагрузки:Сопротивления базового делителя Rб1 и Rб2 существенно превосходят входное сопротивление биполярного транзистора, в связи с чем, величина Gн может быть принята приближенно равной:Данные тока и напряжения взяты из третьего пункта. Входная проводимость нагрузки (ПрЧ), выполняемого на микросхеме KA22425BD, Gн1=0.02 См. Коэффициенты включения избирательной системы УРЧ в выходную цепь АЭ определяются по формулам:Коэффициент включения избирательной системы УРЧ во входную цепь последующего каскада равен:Определяются номинальные значения элементов резонансного контура. Расчет элементов резонансного контура выполним для поддиапазонов. Индуктивность контурной катушки Lкрассчитывается по формуле:Емкость контурного конденсатора равна:Индуктивность катушки связи с нагрузкой следующего каскада Lсв.н. равна:Индуктивность катушки связи с АЭ усилителя Lсв.у. равна:Принципиальная схема УРЧ для одного поддиапазона представлена на рисунке 15.4.Рис.15.4. УРЧТаблица 31VT1ВС549С2R1Поддиапазоны123456400 кОм87.78 кОм56.25 кОм41.37 кОм32.72 кОм27 кОм3R2Поддиапазоны1234561.76МОм386 кОм247.5 кОм182 кОм144 кОм119 кОм4R3Поддиапазоны1234563.585 кОм598 Ом407.8 Ом320.3 Ом242.4 Ом195 Ом5R41кОм6VD1SMV1202-127C1Поддиапазоны123456305 пФ747.6 пФ1.832 нФ5.032 нФ13.822 нФ40.621 нФ8C2Поддиапазоны12345685 пФ1.25 нФ4.494 нФ15.72 нФ57.02 нФ208.314 нФ9C3Поддиапазоны12345616 пФ80.7 пФ168 пФ206.8 пФ303.5 пФ443.5 пФ9L1Поддиапазоны12345615.728мкГн32.220 мкГн136.766 мкГн939.150 мкГн6.231 мГн43.855 мГн11L2Поддиапазоны1234561.124мкГн2.236 мкГн6.718 мкГн40.525 мкГн218.357 мкГн1.320 мГн12L3Поддиапазоны12345654.107 нГн241.488 нГн1.098 мкГн8.308 мкГн38.410 мкГн406.560 мкГн5. Проектирование тракта промежуточной частоты и детектораТракт ПЧ и АД строится на микросхеме KA22425BD. В состав микросхемы входят преобразователь частоты, усилитель – ограничитель промежуточной частоты, амплитудный детектор [4]. Структурная схема и схемы включения KA22425BD приведены на рисунке 1.5.Рис. 1.5В таблице 2 приведено назначение выводов.Таблица 2СимволНомер выводаНазначениеGND1Общий выводFMRES2Резонатор детектора ЧМNF3Вывод цепи обратной связи УНЧVOL4Вход регулятора громкостиOSC AM5Колебательная система АМ-гетеродинаVAR6Варикап системы АПЧOSC FM7Колебательная система ЧМ-гетеродинаVREF8Выход стабилизатора напряженияFM RF9Колебательный контур УВЧ ЧМAM RF IN10Вход УВЧ АМn.c.11Не подключенFM RF IN12Вход УВЧ ЧМGND13Общий вывод ВЧ-цепейFM/AM IF14Выход преобразователей частоты АМ/ЧМAM/FM15Выбор режима АМ/ЧМAM IF IN16Вход УПЧ-АМFM IF IN17Вход УПЧ-ЧМGND18Общий выводTUNE19Выход индикатора настройкиGND20Общий выводAFC/AGC21Выход АПЧ/АРУC BL22Блокировочный конденсатор АПЧ/АРУDET23Выход детектораAUD IN24Вход УНЧFILT25Вывод фильтра по питаниюVCC26Напряжение питанияAUDIO27Выход НЧGND28Общий выводДля обеспечения нормальной работы микросхемы минимальное напряжение сигнала на входе должно быть не менее 16 мкВ [5]. За счет усиления в преселекторе уровня чувствительности в 2 раза, сигнал усиливается до 350 мкВ. Таким образом, обеспечиваются условия нормального функционирования схемы.Напряжение питания микросхемы лежит в пределах от 2 В до 8.5 В. Напряжение питания, используемое в преселекторе, выше 8.5 В и составляет 9 В. Это говорит о необходимости наличия делителя напряжения. Рассчитаем делитель так, чтобы обеспечить необходимый уровень напряжения питания в 5 В.Решая полученные уравнения находим:ЧМ-модульВынесенные резонансные элементы микросхемы включают в себя фильтр сосредоточенной селекции, фильтр-дискриминатор, контуры .Резонансный контур (рис. 37) является нагрузкой УРЧ. Настройка данного контура осуществляется варикапом. Значение индуктивности было подобрано так, чтобы обеспечить диапазон перестройка варикапа.Где пФ – суммарная емкость контура, - емкость варикапа.Таким образом, емкость варикапа, необходимая для настройки контура на частотуВ итоге для перестройки контура подобрано значение индуктивности и варикап КВ102В с изменением емкости от 10 пФ до 25 пФ.В микросхеме используется автодинный преобразователь частоты, у которого смеситель и гетеродин реализованы на одном и том же транзисторе, частота генерации определяется перестраиваемым резонансным контуром. Настройка контура на необходимую частоту осуществляется варикапом. Резонансный контур состоит из (рис.3.5):Индуктивности с 3 витками, добротностью 100, диаметром провода 0,5 мм;Конденсатора емкостью 22 пФ, который предусмотрен типовой схемой;Варикапа для перестройки контура. Рис. 2.5 Рис. 3.5Для частоты сигнала частота гетеродина равна , а для частоты сигнала она равна . Значение индуктивности было подобрано так, чтобы обеспечить значительный диапазон перестройки варикапа.Таким образом, емкость варикапа, необходимая для настройки контура на частотуВ итоге для перестройки контура подобрано значение индуктивности и варикап КВ102В с изменением емкости от 10 пФ до 25 пФ. АМ-модульВынесенные резонансные элементы микросхемы включают в себя фильтр сосредоточенной селекции, контуры .Резонансный контур (рис. 2.5) является нагрузкой УРЧ. Настройка данного контура осуществляется варикапом. Значение индуктивности было подобрано так, чтобы обеспечить диапазон перестройки варикапа.Для обеспечения возможности перестройки по всему диапазону выполним расчет для нижнего диапазона частотГде пФ – суммарная емкость контура, - емкость конденсатора.Расчет элементов резонансного контура выполним для поддиапазонов Таким образом, емкость конденсатора необходимая для настройки контура на частотуНастройка контура на необходимую частоту осуществляется сборками варикапов КВ135А каждый имеет. максимальную емкость 550 пФ, коэффициент перекрытия 16.2, минимальная емкость 33.5 пФ. В микросхеме используется автодинный преобразователь частоты, у которого смеситель и гетеродин реализованы на одном и том же транзисторе, частота генерации определяется перестраиваемым резонансным контуром. Настройка контура на необходимую частоту осуществляется варикапом КВ135А.Резонансный контур состоит из (рис. 3.5):Индуктивности с 3 витками, добротностью 100, диаметром провода 0.5 мм;Конденсатора емкостью 6 пФ, который предусмотрен типовой схемой;Конденсатора для перестройки контура. Рис. 2.5 Рис. 3.5Расчет элементов резонансного контура выполним для поддиапазоновТаким образом, емкость конденсатора, необходимая для настройки контура на частоту:Емкость подстроичных конденсаторовПринципиальная схема приемника приведена в приложении 1. ЗаключениеВ курсовой работе проектировался приемник АМ-ЧМ сигналовдиапазонов 0.15-26.1 МГц, 65.8-73 МГц. В процессе выполнения работы проводились расчеты на структурном уровне, выбор и обоснование элементов электрической схемы, моделирование работы устройства в среде Microcap. Были рассчитаны следующие узлы устройства:преселектор; усилитель радиочастоты; тракт промежуточной частоты и детектора; В результате выполнения курсовой работы разработан приемник АМ-ЧМ сигналов диапазонов0.15-26.1 МГц, 65.8-73 МГц, удовлетворяющий всем требования технического задания.Список использованных источников1. Обоснование технического облика устройства (http://ios.cde.spbstu.ru).2. Радиоприёмные устройства связи и вещания: учебно-методическое пособие/сост. Я.В. Шкляр. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2008 – 122 с.3. http://digteh.ru/WLL/InFiltr/4. Травин Г.А. Основы схемотехники устройств радиосвязи, радиовещания и телевиденья: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2007.5. Cемьян А.П. 500 схем для радиолюбителей. Приёмники. Спб.: Наука и техника, 2005.6. Шрайбер Г. 450 интересных радиоэлектронных схем. Пер. с фр. М.:ДМК Пресс, 2008.7. Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. М.: Горячая линия – Телеком, 2001.8. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электрические чертежи и схемы. М.: Изд-во МЭИ, 2004.ГОСТ 5651-89. Аппаратура радиоприёмная бытовая. Общие технические требования.9. http://bourabai.ru/toe/radio21.htm10. http://bourabai.ru/toe/radio31.htm11. http://www.cqham.ru/rk3zk/1-1-2.htmПриложение 1. Приемник АМ-ЧМ сигналов, схема электрическая принципиальная