Учебное пособие 370

3.4 Расчет добротности контуров двухконтурных фильтров

Минимальная добротность контура, обеспечивающая избирательность по соседнему каналу в δс1 упч число раз (пересчитатьδс1 из дБ в относительные единицы (1.2))

Максимальная добротность контура, ослабляющего сигнал на краях полосы пропускания в предельно допустимое число раз

δп1 упч

3.5 Расчет добротности контуров ФСС

Расчет можно провести по обобщенным резонансным кривым [1 с.100] или по приближенным формулам, аппроксимирующим эти кривые.

Сначала принимается β = 0,7 и m = 3,

где m – число связанных контуров в одном фильтре (ФСС). Определяется максимально допустимая добротность,

где A = 1,4(1 +β), М = (1,3 + 0,8/β).

19

Определяется минимально допустимая добротность, обеспечивающая избирательность по соседнему каналу, равную

δс упч (дБ):

Проверяют выполнение условий 3.5, 3.6, 3.7 и 2.10.и, при необходимости, продолжают расчеты, уменьшая β через 0.1 (но не ниже β = 0.1), а затем, увеличивают m (от 3 до 7 добавляя по 1)

ивновь продолжаютрасчеты, изменяя β от 0.7 до 0.1.

3.6Расчет результирующих характеристик фильтров УПЧ

Для двух значений добротности Qи и Qп рассчитывается избирательность по соседнему каналу δс1 для расстройки Δfс и частотные искажения δп1 на краях полосы пропускания для расстройки Δf = Fмод. Расчет ведется для одного фильтра, а затем полученное значение умножается на количество фильтров n для того, чтобы сравнить с исходными значениями δс упч(дБ) и δп

упч(дБ) (формулы 3.1 и 3.2).

Не путать число фильтров n и число связанных контуров в каждом фильтре m.

Для одиночных контуров, рассчитанных в п.3.3, расчет ведется по формуле:

Для двухконтурных фильтров, рассчитанных в п.3.4, расчет ведут по формуле:

где X = 2ΔfQ/fпр.

20

Для ФСС, рассчитанного в п.3.5, расчет ведется по формулам (3.17) или (3.18) в зависимости от значения обобщенной расстройки α

для 0 α 1

для 1<α 3

3.7 Расчет и построение резонансных кривых

Рассчитываются и строятся две кривые, показывающие зависимость величины ослабления сигналов от расстройки

δ(Δf)(дБ) при Δf = 0, 1 , 3, 5, 7, 9, 11 и Δf = Fмод кГц, для двух значений добротности Qи и Qп (перевернутые резонансные кривые).

Расчет точек этих кривых проводится по тем же формулам, по которым рассчитывались частотные искажения и избирательность по соседнему каналу (3.14)…(3.18).

Обе кривые строятся на одном графике, на котором отмечаются все рассчитанные точки и точки соответствующие требуемым и полученным значениям δс упч (дБ) и δп упч(дБ).

Делаются выводы о правильности полученных результатов.

21

4 Выбор высокочастотных транзисторов и расчет их параметров

4.1 Выбор транзисторов по справочникам

Выбор транзисторов для различных каскадов производят исходя из соображений изложенных в п. 2.2.

Сначала пользуясь справочниками [7, 8] ориентировочно выбирается маломощный высокочастотный транзистор с учетом требований ТЗ. Затем находятся следующие параметры выбранного транзистора

ξ– коэффициент, определяемый технологией изготовления транзистора,

ξ= 1 для сплавных транзисторов,

ξ= 2 для сплавно-диффузионных,

ξ= 3 для мезатранзисторов,

ξ= 5...10 для планарных, эпитаксиально-планарных и

других,

τк – постоянная времени цепи обратной связи,

Ск – ёмкость коллекторного перехода,

h21э – статический коэффициент передачи тока в схеме

собщим эмиттером

h21э = (h21э max + h21э min)/2.

fт – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером,

если в справочнике не приводится граничная частота передачи тока, но есть модуль коэффициента передачи тока |h21э| на высокой частоте fвч, то граничную частоту можно найти, перемножив эти значения модуля и частоты

fт = |h21э| fвч,

–температурный потенциал Uт ,

для германиевого транзистора Uт = 0,026 В, 22

для кремниевого транзистора Uт = 0,032 В.

Рабочий ток коллектора транзисторов выбирается в пределах

Iк = 0,5 ... 5 мА (обычно 1 мА).

Выписав указанные выше параметры, рассчитывают еще четыре параметра – rб, rэ, h11б и fs по формулам

Если ν< 0.01, то транзистор выбран слишком высокочастотный и будет использован не по назначению, что экономически не выгодно. Если ν> 0.3, то транзистор выбран слишком низкочастотный. И в том и в другом случае необходимо выбрать другой транзистор. Можно попробовать изменить ток коллектора (в пределах 0,5 ... 5 мА).

23

4.2Расчет параметров транзисторов

Выбрав транзистор, вычисляют крутизну его вольт - амперной характеристики S в рабочем режиме (при выбранном токе Iк), входное и выходное сопротивление, входную и выходную емкость [6]:

24

5 Определение числа каскадов высокочастотного тракта

5.1 Выбор типа детектора

Если последний каскад УПЧ резонансный, то применяется схема последовательного детектора, так как ее входное сопротивление больше чем у схемы параллельного детектора. Если последний каскад УПЧ не резонансный (апериодический), то применяется схема параллельного детектора. Сопротивление нагрузки детектора (Rн) выбирается равным удвоенному входному сопротивлению транзистора УПЧ.

Амплитуда напряжения на выходе детектора

где Uд вх амплитуда напряжения на входе детектора, 2…5 В, Кд – коэффициент передачи детектора, 0.6…0.8.

5.2 Определение требуемого усиления до детектора

При приеме на наружную антенну требуемое усиление до детектора

где Uд вх – амплитуда напряжения на входе детектора, В, Еа – заданная чувствительность, В.

5.3 Определение коэффициентов усиления отдельных каскадов приемника

Задаются ориентировочно коэффициентом передачи входной цепи К´вц [1 c.113-116] для диапазона ДВ К´вц = 2, для диапазона СВ К´вц =4, для диапазона КВ К´вц = 6.

25

Коэффициент передачи входной цепи Квц от антенны к входу первого транзистора с учетом – коэффициента включения

устойчивостью работы усилителя (4.9).

При предварительном расчете усиление каскадов УПЧ и УРЧ можно принять (с учетом запаса) равным:

где Куст – коэффициент устойчивого усиления, рассчитанный по (4.9) для соответствующего транзистора.

Если УРЧ отсутствует, то принимают КУРЧ = 0 дБ. Учитывая, что крутизна преобразования транзистора в 3...4

раза меньше крутизны усиления, принимают для преобразователя частоты коэффициент преобразования

Если в каскаде преобразования частоты или в УПЧ включен ФСС, то коэффициент усиления (преобразования) этого каскада надо умножить на коэффициент передачи ФСС, который рассчитывается по формуле

где β – обобщенное затухание (см. п. 3.5);

m – число контуров в одном ФСС (см. п. 3.5).

26

5.4 Определение числа каскадов до детектора

Общее усиление до детектора Кобщ должно быть равно или больше требуемого (5.2).

Удобно Кобщ и все коэффициенты передачи (усиления) выразить в децибелах (дБ), в этом случае

Кобщ= Квц + Курч + Кпр +nрез Купч + nапер Капер, (дБ) (5.8)

где n – общее число двухконтурных или одноконтурных фильтров или число ФСС (глава 3),

nрез – число резонансных каскадов УПЧ,

nрез = n-1 (так как один из n фильтров должен быть в преобразователе частоты),

nапер – число апериодических каскадов УПЧ.

(Не путать число фильтров n и число связанных контуров в каждом фильтре m).

Сначала берется nапер = 0, а затем, если усиление недостаточно (условие 5.7 не выполняется), добавляют 1...3 апериодических каскада (nапер = 1…3) пока не будет выполнено условие 5.7, при этом принимают Капер = 20 … 25 дБ.

Если 3-х апериодических каскадов недостаточно, то следует выбрать транзисторы с большим коэффициентом устойчивого усиления или увеличить рабочий ток коллектора транзисторов до

5 мА.

Если Кобщ >>Кт, то в преобразовательном каскаде следует применить ФСС, а каскады УПЧ сделать апериодическими, определив их число подбором (при этом nрез = 0).

27

6 Эскизный расчет усилителя звуковой частоты

6.1 Выбор транзисторов оконечного каскада

В качестве оконечных каскадов усилителей применяют схемы бестрансформаторных двухтактных усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ), работающие в режиме АВ. Для таких каскадов разработаны специальные комплиментарные (подходящие друг другу) пары транзисторов КТ814 и КТ815; КТ816 и КТ817; КТ818 и КТ819, а так же КТ315 и КТ361. Следует выбирать одну из этих пар подходящих по мощности.

Из справочника по транзисторам следует выписать следующие параметры:

Рк max – максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

Ек max – максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора;

Iк max – предельный ток коллектора транзистора;

h21э min – минимальный коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора Рк при работе в режиме класса АВ

где Епит – напряжение источника питания (ТЗ), В.

28