регистрация /  вход

Колебательный контур усилителя промежуточной частоты (стр. 1 из 2)

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ПЭЭА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине: Элементная база ЭА

на тему: Колебательный контур усилителя промежуточной частоты

Выполнил

Проверил

Харьков 2009

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Анализ аналогичных конструкций

3. Расчет электрических и конструктивных параметров

4. Описание конструкций по сборочному чертежу

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Основным узлом современного радиоприёмника является усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Он обеспечивает основное усиление приемника, его полосу пропускания и частотно-избирательные свойства. Эксплуатационные свойства радиоприёмного устройства существенно зависят от свойств его УПЧ. Полная оценка УПЧ может быть выполнена только при совместном учете комплекса его качественных показателей, основными из которых являются:

номинальная промежуточная частота;

степень усиления полезного сигнала;

полоса пропускания частот;

частотная избирательность;

стационарность качественных показателей.

Помимо перечисленных часто используют другие показатели, которые в зависимости от задач, выполняемых радиоприёмным устройством, могут приобретать существенное значение. К ним относят: степень неравномерности резонансной кривой, коэффициент шума, габариты, вес, стоимость и др.

В каскадах УПЧ используется свойство колебательного контура трансформировать напряжения, токи, активные и реактивные проводимости.

В данном курсовом проекте будет рассчитан колебательный контур УПЧ. В анализе технического задания нужно обратить внимание на то, что в соответствии с условиями эксплуатации РЭА конструкция элементов колебательного контура должна обеспечивать надёжную работу в течение заданного времени эксплуатации. При анализе конструкции необходимо подобрать конструкцию, которая бы соответствовала условиям технического задания. В расчете катушки индуктивности будут определены параметры конструкции и ее элементов.

1. Анализ технического задания

Исходные данные:

1. Рабочая частота: 33 МГц.

2. Обеспечить подстройку резонансной частоты на ±5%

Годовой выпуск: 50000 шт.

Выбор дополнительных параметров.

Так как проектируемый колебательный контур предполагается использовать в бытовой аппаратуре, выбираем следующие дополнительные параметры:

1. Значения климатических факторов внешней среды

при эксплуатации и испытаниях.

Исполнение изделия - УХЛ.

Категория размещения изделия - 4.1

2. Значения температуры воздуха при эксплуатации, 0 С.

Рабочие:

верхнее значение + 25;

нижнее значение + 10;

среднее значение + 20.

Предельные рабочие:

верхнее значение + 40;

нижнее значение + 1.

Относительная влажность: 80% при 25 0 С.

3. Механические воздействия.

1) Виброустойчивость:

частота: 150Гц;

ускорение: 2g.

2) Удароустойчивость:

длительность ударного импульса: 16 мс;

ускорение: 10 g;

число ударов, не менее: 20.

3) Ударопрочность оборудования:

длительность ударного импульса: 16 мс;

ускорение: 10 g;

общее число ударов, не менее: 103 .

4) Теплоустойчивость:

рабочая температура: 40 0 С;

предельная температура: 55 0 С.

5) Холодоустойчивость:

рабочая температура: - 100 С;

предельная температура: - 40 0 С.

6) Влагоустойчивость:

влажность: 93 %;

температура: 25 0 С.

4. Экономические показатели.

Годовой выпуск - 50000 шт. Выбираем массовое производство, то есть на одном рабочем месте будет выполняться одна операция. Квалификация рабочего будет низкая, значит цена изделия будет минимальная.

Катушка индуктивности, входящая в состав колебательного контура УПЧ будет эксплуатироваться в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, которая работает в жилых помещениях - категория размещения КР-4.2

2. Анализ аналогичных конструкций

Катушки индуктивности в зависимости от их назначения можно разделить на три группы: а) катушки контуров, б) катушки связи и в) дроссели высокой частоты. Катушки контуров могут быть с постоянной индуктивностью и с переменной индуктивностью (вариометры).

По конструктивному признаку катушки могут быть разделены на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечников и катушки с магнитными или немагнитными сердечниками, цилиндрические, плоские и печатные.

Свойства катушек могут быть охарактеризованы следующими основными параметрами; индуктивностью, допуском индуктивности, добротностью, собственной емкостью и стабильностью.

В данном курсовом проекте будет рассчитана однослойная катушка индуктивности, экранированная от внешних воздействий с цилиндрическим сердечником из карбонильного железа, который перемещается внутри каркаса.

Главная часть конструкции, определяющая электромагнитную основу катушки индуктивности - сердечник и обмотка с изоляцией, составляющие вместе катушку.

В сердечнике броневого типа обмотки располагаются внутри центрального стержня, что упрощает конструкцию катушки, обеспечивает более полное использование его окна и частичную защиту обмотки от механических воздействий. Недостаток - повышенная чувствительность к воздействию полей низкой частоты.

При использовании сердечников стержневого типа упрощается процесс подстройки катушки, уменьшается толщина намоток.

Это так же способствует снижению индуктивности рассеяния, расхода проволоки и увеличивает поверхность охлаждения.

Кольцевые сердечники позволяют полнее использовать магнитные свойства материала и создают очень слабое поле, но из-за сложности изготовления обмоток не получили широкого распространения.

Аналоги Преимущества Недостатки
С броневым сердечником меньше размеры, магнитное поле, собственная емкость; выше добротность больше вес и габариты
С магнитным сердечником высокая стабильность низкая индуктивность и добротность
С немагнитным сердечником меньшее число витков, высокая добротность и меньше размер низкая стабильность параметров катушки
Экранированные меньшее влияние внешних сил ниже индуктивность, добротность, высокая собственная емкость
Секционированные относительно высокая добротность, низкая собственная емкость сложность выполнения каркаса
Однослойная высокая добротность и стабильность собств. емкость выше, чем у многослойных

3. Расчет электрических и конструктивных параметров

Проектируемый колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности.

Воспользовавшись формулой Томпсона, найдем индуктивность катушки контура:

(3.1)

L = 2,3 мкГн, С = 10 пФ.

Исходные данные для расчета:

Dc =3 мм; Dk = 5 мм; lн =6мм; lc =10 мм.

Полоса пропускания проектируемого контура 3,4 МГц.

Изучив конструкции усилителей промежуточной частоты, установил, что для частот 30-34 МГц применяют конденсаторы емкостей 5 и 10 пФ. Конденсатор выбираю из числа стандартных конструкций, керамический однослойный КД-1, емкостью 10 пФ. Допустимое отклонение емкости от номинального отклонения по ГОСТ 9661-73 ±0,5 пФ. Группа температурной стабильности М750, что соответствует -700*10-6 град-1 . Категория по температуре 3 (-60…+85°С).

Рабочий диапазон температур - +20…+75°С.

Температурный коэффициент частоты ТКf в данном диапазоне равен

ТКf=Df/DT*f, (3.2)

где DT= Тмахк = 75 - 20 = 55°С - рабочий диапазон температур;

Df- половина полосы пропускания;

f- рабочая частота.

ТКf=

Исходный коэффициент индуктивности ТКL может быть найден из выражения:

ТКf= ТКL+ ТКС, (3.3)

где ТКС- температурный коэффициент емкости конденсатора.

Отсюда

ТКL= ТКf-ТКC=9,36*10-4 + 7*10-4 =16,36*10-4 град-1

Индуктивность однослойной катушки определяем по формуле:

(3.4)

где L- индуктивность, D- диаметр катушки, L0 - поправочный коэффициент.

Сердечник увеличивает индуктивность катушки в mс раз:


Lб. с. =Lc /mс (3.5)

Отсюда следует: Lб. с =1,54 мкГн

Теперь необходимо определить влияние экрана на индуктивность катушки:

Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки, и влияния на катушку окружающего пространства ее экранируют, т.е. помещают в замкнутом металлическом экране.

Под влиянием экрана изменяются параметры катушки: уменьшаются индуктивность и добротность, увеличивается собственная емкость. Изменение параметров катушки тем больше, чем ближе к ее виткам расположен экран. Индуктивность экранированной катушки (однослойной или тонкой многослойной) можно определить по графику (рис.1.1).

Рис.1.1 - Определение индуктивности экранированных катушек.

Здесь по горизонтальной оси отложено отношение длины намотки к ее диаметру, по вертикальной - отношение индуктивности экранированной катушки к индуктивности той же катушки без экрана. На графике приведены кривые для различных соотношений между диаметром экрана Dэ и диаметром катушки D. Если экран прямоугольной формы, при расчете пользуются эквивалентным диаметром, равным полусумме диаметров вписанной и описанной окружностей. Т.к. экран будет прямоугольным, со стороной, равной 12 мм, то Dэ =13,5мм.