Проектирование радиовещательного приемника длинноволнового диапазона (стр. 3 из 4)
Для согласования входного сопротивления пьезокерамического фильтра с выходным сопротивлением смесителя необходим трансформатор с коэффициентом трансформации
,где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.
Для того, чтобы трансформатор L14L15 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на рабочей (промежуточной) частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление вносимое в первичную обмотку.
Таким образом
Тогда
Для обеспечения баланса схемы кольцевого смесителя коэффициент включения катушки L3 в трансформаторе L2L3 должен составлять 0,5 (отвод от средней точки катушки L3).
Для согласования выходного сопротивления первой ячейки фильтра со входным сопротивлением первого каскада УПЧ необходим трансформатор с коэффициентом трансформации
Определяем входное сопротивление первого каскада тракта УПЧ.
Входное сопротивление первого каскада определяется параллельным включением сопротивлений делителя напряжения в цепи первого затвора.
Транзистор данного каскада работает с нулевым напряжением на затворе, значит сопротивление R10 и R19 должны быть выбраны такими, чтобы падение напряжения на сопротивлении R19 равнялось падению напряжения на истоковом резисторе. Оптимальный режим транзистора обеспечивается при
Ucи0=4В и Iс0=8мА
Так как в стоковой цепи транзистора включена первичная обмотка трансформатора, то по постоянному току падение напряжения на этой обмотке равно нулю. Поэтому всё напряжение питания перераспределяется между развязывающим фильтром R4С2, участок сток-исток транзистора Т2 и истоковым резистором R20. Задаёмся падением напряжения на резисторе развязывающего фильтра R4 равном 1В, URф=1В. тогда падение напряжения на истоковом резисторе R20 равно
UR20=Еп- URф- Uси0=9-1-4=4В.
При этом
,что обеспечивает хорошую температурную стабилизацию по постоянному току.
Задаёмся сопротивлением R19 равном 500 кОм
Выбираем резистор по ряд
Е24: R19=510 кОм.
.Падение напряжения на делителе R10R19 составляет
UR10R19=Еп-URф=9-1=8В.
Так как UR19= UR20, то UR10= UR10R19- UR20=8-4=4В.
Тогда R10=4*500000/4=500 кОм.
Выбираем резистор по ряду
Е24: R10=510 кОм
Следовательно
Таким образом требуемый коэффициент трансформации равняется
,где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.
Для того, чтобы трансформатор L16L19 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на рабочей (промежуточной) частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление вносимое в первичную обмотку.
Таким образом
Тогда
Расчёт первого каскада УПЧ
Сопротивление развязывающего фильтра равно R4=DЕф/Iс0 ,где DЕф – падение напряжения на R4.
Выбираем
DЕф=0,1Еп, DЕф=1В;
Iс0 - ток стока в рабочей точке транзистора Iс0=8мА.
Значит
R4=1/0,008=125 Ом.
Выбираем резистор по ряду
Е24: R4=120 Ом.
Сопротивление резистора в цепи истока определяем по формуле
.Выбираем резистор по ряду
Е24: R20=510 Ом
Для того чтобы ёмкость истокового конденсатора С21 не вносила заметных частотных искажений её сопротивление на рабочей (промежуточной) частоте должно быть меньше сопротивления R20
.Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С21=620 пФ
Для обеспечения нормальной работы развязывающего фильтра сопротивление конденсатора С2 на рабочей частоте должно быть по меньшей мере в 100 раз меньше, чем сопротивление резистора R4
С2>100/(wсminR4)=100/(2p10,7*106*125)=11 нФ
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С2=12 нФ
Нагрузкой для первого каскада является сопротивление вносимое в первичную обмотку трансформатора со стороны входного сопротивления ФСС. Для согласования входного сопротивления фильтра с выходным сопротивлением первого каскада УПЧ необходим трансформатор с коэффициентом трансформации
Выходное сопротивление каскада согласно паспортным данным транзистора равно 1500 Ом.
,где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.
Для того, чтобы трансформатор L4L17 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на рабочей (промежуточной) частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление вносимое в первичную обмотку.
Таким образом
Тогда
Трансформатор L18L5 аналогичен трансформатору L16L19.
L18=L16=360 мкГн,
L5=L19=30 мГн.
Коэффициент ослабления соседнего канала приёма (расстройка 10 кГц) составляет
Коэффициент ослабления зеркального канала приёма
Нагрузкой для второго каскада является сопротивление вносимое в первичную обмотку трансформатора со стороны третьего каскада. Для согласования входного сопротивления третьего каскада с выходным сопротивлением второго каскада УПЧ необходим трансформатор с коэффициентом трансформации
Выходное сопротивление каскада согласно паспортным данным транзистора равно 1500 Ом. Последующий каскад УПЧ работает в таком же режиме, что и предыдущий, поэтому его входное сопротивление равно
,где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.
Для того, чтобы трансформатор L6L7 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на рабочей (промежуточной) частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление вносимое в первичную обмотку.
Таким образом
Тогда
Вычисляем ёмкость разделительного конденсатора
ХС12<0,1RвхУПЧ,
где RвхУПЧ – входное сопротивление каскада УПЧ.
Поскольку
RвхУПЧ=250 кОм, то 1/(wпрС12)<0,1*250000, 1/(wпрС12)<25000,
1/(2p10,7*106*С12)<25000, С12>1/(2p10,7*106*25000)=0,595 пФ
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С12=6,8 пФ
Рассчитаем коэффициент усиления каскада
Проверяем устойчивость каскада
Зададимся коэффициентом устойчивости равным Ку=0,85
Поскольку амплитуда напряжения на входе детектора должна быть не менее 1В (для того чтобы исключить появление нелинейных искажений продетектированного напряжения), что значительно меньше максимально допустимого напряжения затвор- исток данного транзистора, то в последующих каскадах УПЧ можно использовать тот же режим работы, что и в данном каскаде, поэтому номиналы навесных элементов транзисторов будут такими же:
R10=R11=R12=R13=510 кОм,
R19=R21=R23=R25=510 кОм,
R20=R22=R24=R26=510 Ом,
R4=R5=R6=R7=120 Ом
L4=L6=L8=L10=0,223 мГн
L7=L9=30,5 мГн
C12=C13=C14=C15=6,8 пФ
C21=C22=C23=C24=620 пФ
C2=C3=C4=C5=12 пФ.
Рассчитаем число каскадов тракта УПЧ, необходимое для обеспечения требуемой чувствительности:
N=logKuKУПЧ, где N – необходимое число каскадов УПЧ, Кu – коэффициент усиления по напряжению одного каскада УПЧ, KУПЧ - коэффициент усиления по напряжению всего тракта УПЧ,
KУПЧ=Uвхд/ЕА0,
где Uвхд – амплитуда напряжения на входе детектора
(Uвхд=1В), ЕА0 –
необходимая чувствительность приёмного устройства,
KУПЧ=1/5*10-6=2*105
Значит
N=log272*105=3,7,
т.е. требуемое число каскадов равняется N=4.