Електричний розрахунок вхідного кола на магнітній антені

 

 

 

 

        1.3.4  Визначається тип узгоджуючого каскада і його коефіцієнт підсилення за потужністю

 

 

Оскільки R_вхПЗЧ в розрахованій схемі дорівнює 223,3 кОм, тому в вигляді узгоджуючого  каскаду може використовуватися тільки схема  витокового повторювача.  Тому за таблицею5[ 5] проводиться вибір малопотужного низькочастотного польового транзистора КП303В з такими параметрами:

• величина допустимої потжності на стоці  Р_{с доп}= 0,2мВт;
• допустимий стоковий струм   І_{с доп} = 0,02А;
• крутість транзистора   S_о = 3×10^-3 А/В.

Мв= 0,12   і Мн=0,25

Для витокового повторювача коефіцієнт підсилення за потужністю обчисляється:

,

 

де R_{вих ВП} – вихідний опір ВП, що приблизно обчислюється:

R_{вих ВП} ≈ 1/S₀ ≈ 1/(3×10^-3 )= Ом;

К_{U ВП} - коефіцієнт за напругою схеми ВП, лежить в межах 0,7...0,9

 

R_{вх ВП} = R_{вх ПЗЧ} = 223,3 кОм.

 

 

   1.3.5 Визначається загальна величина коефіцієнта підсилення ПЗЧ за потужністю

 

.

 

де 

 

а₁ - поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ, яким буде охоплено мікросхему ПЗЧ. А₁=8, тому а₁=А₁²=64.

а₂ - поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ, яким буде охоплено мікросхему узгоджуючого каскаду. А₂=7, тому а₃=А₃²=49.

 а₃ - поправочний коефіцієнт, що враховує затухання сигналу в схемі регулятора тембру: оскільки величина затухання N = ±37 дБ (70,8 раз), то величина а₄=70,8²=5012.

 

 

 

 

 

             1.3.6    Визначення загальної кількості каскадів ПЗЧ

     

 

   Число каскадів визначається виходячи з загального коефіцієнта підсилення за потужністю К_{p заг} так, щоб чином щоб:

               К_{p заг(дБ)} = К_р1(дБ) + К_{p мс1(дБ)} +…+ К_{p мсN(дБ)} + К_{p ПП(дБ)} , де

   К_р1, К_{p мс}, К_{p мсN,} К_{p ПП} − коефіцієнти підсилення за потужністю першого (узгоджуючого) каскаду ПЗЧ, першої N-ї мікросхеми попереднього підсилення і підсилювача потужності. Для розраховуваної схеми   К_{p заг} дорівнює:   

 

К_{p заг(дБ)} = К_{рБПП (дБ)} + К_{p УК(дБ)}= 111+27=138 дБ;

 

Оскільки К_{p заг} < К_{p заг(розрах.)}, то проводиться вибір мікросхеми попереднього підсилення і розрахунок її коефіцієнта підсилення за потужністю. 

 

 

1. Проводиться вибір попереднього підсилювального каскаду

 

 

 В вигляді попереднього каскаду підсилення може бути вибрана мікросхема. Для чого з таблиці 6 [5] вибирається мікросхема К118УН1Б. Дана мікросхема представляє собою двокаскадний підсилювач постійного струму, вхідний сигнал подається на 3 ножку, а виходить з 10 ножки мікросхеми.

        Мікросхема має наступні параметри:

– напруга живлення  Е _МС = 12,6 В;

– вхідна напруга U _вх = 0,05 В;

– смуга робочих частот Δ F = 20 Гц…18000Гц;

– вхідний опір мікросхеми  R _вх = 2 кОм;

– вихідний опір мікросхеми R _вих. =1500 Ом ;

–  мінімальний коефіцієнт підсилення за напругою К_{U min} = 50;

–  частотні спотворення мікросхеми на краях смуги пропускання                             

       М _н = М _в = 0,5 дБ;

–  коефіцієнт нелінійних спотворень К _н = 0,5 %.

 

 

.

 

1.3.6.2 Визначення коефіцієнта підсилення за потужністю ПЗЧ

 

Отже визначений коефіцієнт підсилення за потужністю дорівнює

 

К_{p ПП(дБ)} + К_{p МС1(дБ)} + К_{p ВП(дБ)} = 111+35+27=173 дБ

 

Це значення коефіцієнта підсилення за потужністю ПЗЧ відповідає вимогам схеми, оскільки визначене значення К_рПЗЧ  не більше розрахованого, ніж на 10 % . 

 

       1.3.7  Розподіл частотних спотворень у схемі ПЗЧ

 

Розподіл частотних  спотворень у схемі ПЗЧ проводиться  окремо як для області вищих і нижчих частот.

 

 

       1.3.7.1   Частотні спотворення в області вищих частот  становлять:

 

 – для схеми ви токового повторювача М_{в ВП} = 0,12дБ;

• для мікросхеми    підсилювача потужності  М_{в БПП} = 1 дБ ( за паспортом )
• для мікросхеми попереднього підсилення М_{в МС} = 0,5дБ  ( за паспортом )

Величина частотних  спотворень в області вищих частот всього ПЗЧ дорівнює сумі частотних  спотворень усіх каскадів ПЗЧ у децибелах:

 

М_{в заг(дБ)} = М_{в БПП(дб)}+М_{вМС1(дб)}+ М_вВП(дб) = 1+0,5+0,12 дБ=1,62 (без НЗЗ)

 

Враховуючи НЗЗ, яким було охоплено мікросхему підсилювача потужності, її частотні спотворення будуть дорівнювати, при А ₁ =8:

 

 

;

 

Враховуючи  НЗЗ , яким було охоплено попередній каскад підсилення, його частотні спотворення будуть дорівнювати, при А₂ =8, М_нМС = 1,059:

 

 

.

 

Отже  , величина частотних спотворень в області вищих частот всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ дорівнює:

 

 

М_{вПЗЧ(дБ)} =М_{вβПП(дБ)} +М_{вβМС(дБ)} + М_вВП(дБ) =0,064 + 0,073 + 0,12 = 0,257 дБ

 

 

Отримане значення частотних спотворень в області вищих частот цілком підходить, так як воно не перевищує визначене в пункті 1.1 М_ПЗЧ = 1 дБ

 

 

1.3.7.2  Частотні спотворення в області нижчих частот  становлять

 

 

          –   для схеми ви токового повторювача М_{н ВП} = 0,25 дБ;

–   для мікросхеми  підсилювача потужності  М_{н БПП} = 2 дБ ( за паспортом );

– величина частотних  спотворень в області нижчих частот всього ПЗЧ дорівнює:

 

М_{н заг(дБ )}= М_{н БПП(дБ} +М_{н ППК(дб)} + М_{н УК(дб)},

 

М_{н заг(дБ )} = 2 + 0,25 = 2,25 дБ  (без НЗЗ);

 

 

 Враховуючи НЗЗ,  яким я охопив мікросхему підсилювача  потужності, її частотні спотворення  в області нижчих частот  будуть  дорівнювати, при

 А ₁ =8 і М_{н БПП}  = 1,136:

     

.

 

 

Враховуючи  НЗЗ , яким було охоплено попередній каскад підсилення, його частотні спотворення в області нижчих частот  будуть дорівнювати, при А₂ =7, М_нМС = 1,059:

 

.

 

 

Отже  , величина частотних  спотворень в області нижчих частот всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ  дорівнює :

 

 

М_{нПЗЧ(дБ)} =М_{нβПП(дБ)} +М_{нβМС(дБ)} + М_нВП(дБ) =0,15 + 0,073 + 0,25 = 0,473 дБ.

 

 

Отримане значення частотних  спотворень в області нижчих частот цілком підходить, так як воно не перевищує визначене в пункті 1.1 М_ПЗЧ = 1 дБ

 

7. Розподіл нелінійних спотворень в схемі ПЗЧ

 

 – нелінійні спотворення в схемі ПЗЧ розподіляються як нелінійні

   спотворення,  які вносить мікросхема підсилювача   потужності  К_{н БПП}=0,1%

(за паспортом  ), (без НЗЗ) ;

• нелінійні спотворення, які вносить мікросхема попереднього                     підсилювального      каскаду       К_{н ППК} =   0,5 %    (за паспортом ),   (без НЗЗ);

– нелінійні спотворення, які вносить схема витокового  повторювача         К_нВП = 0,2%.

 

    Отже, сумарна величина нелінійних спотворень ПЗЧ без використання НЗЗ   складає :

 

К_{н ПЗЧ}  = К_{н БПП} + К_{н ППК} + К_{н ВП} = 0,1 + 0,5 + 0,2 = 0,8 %.

 

   

Враховуючи НЗЗ, яким було охопив мікросхему підсилювача потужності, її нелінійні спотворення будуть дорівнювати, при А ₁ = 8:

 

;

 

Враховуючи  НЗЗ, яким я охопив мікросхему попереднього каскаду, його нелінійні спотворення  будуть дорівнювати, при А₂ = 7:

 

 

Отже, величина нелінійних спотворень всього ПЗЧ з урахуванням НЗЗ дорівнює :

 

К_нПЗЧ =К_нβПП +К_нβМС +К_нВП  = 0,0125 + 0,0714 + 0,2 = 0,284 % .

 

Значення нелінійних спотворень , отримане внаслідок розрахунків не більше, ніж задане в ТЗ і визначене в п.1.2. (К_нПЗЧ = 0,54 % ) .

Отже, розрахунок нелінійних спотворень виконаний правильно.

 

 

1.3.9 Вибір схеми регулятора тембра 

 

 

Оскільки в  схемі  ПЗЧ повинне бути передбачене роздільне регулювання тембру, тому в якості схеми регулятора тембру, щоб забезпечити достатню глибину регулювання, варто використати схему роздільного регулятора тембру з послідовним ввімкненням регулюючих потенціометрів на мікросхемі (МС). Для чого використовується МС К118УД1. Дана мікросхема представляє собою однокаскадний диференціальний підсилювач постійного струму. Схема складається з диференціальної пари транзисторів VT1, VT4 з колекторними навантаженнями R1, R5, генератора стабільного струму, виконаного на транзисторі VT2, і кола зміщення, яке складається з резисторів R3, R4, R6 і транзистора VT3 в діодному включенні. Коло зміщення служить для задання режиму роботи генератора стабільного струму і температурної стабілізації цього режиму. Вхідна напруга повинна бути подана на інвертуючий вхід 3 МС, щоб отримати протифазну напругу для введення її як напруги НЗЗ.

 

 

 

1.3.10 Вибір схеми регулятора підсилення

 

 

Оскільки технічним  завданням передбачено регулювання  підсилення з тонкомпенсацією, то є перспектива поставити схему регулювання підсилення (рисунок 3)   і здійснити компенсацію тону підняттям АЧХ як у області НЧ, так і в області ВЧ. При великому рівні гучності (повзунок потенціометра  R3 у  верхньому положенні)   замикання   струмів   сигналу

відбувається через  верхню частину цього потенціометра, через розташовану ліворуч схема, яка створює значний опір на всіх частотах. При малому рівні гучності  (повзунок потенціометра  R3 у нижньому  положенні) його верхня

частина має великий опір. Через це струми сигналу розділяються так: струми  НЧ  проходять через коло R1 - R3; струми  СЧ – через саме   коло,  але

частково шунтуються на корпус конденсатором C1, який створює для цих струмів невеликий опір.

Таким чином, АЧХ в  області СЧ “завалюється ” а струми ВЧ замикаються через коло C1, R1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Рисунок 3 -  Схема регулювання підсилення з тонкомпенсацією.

 

 

 

 Тому структурна схема ПЗЧ радіоприймача буде мати вигляд:

 

    

 

 

 

         Рисунок 3 – Структурна схема ПЗЧ радіоприймача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1.4  Визначення  смуги пропускання високочастотного  тракту радіоприймача

 

 

При амплітудній модуляції прийнятого сигналу, ширина спектра визначається: F_{сп =} 2F_в, тому для заданої верхньої частоти звукового діапазону  F_{в =}16,27 кГц

F_сп = 2·16,27=32,54 кГц.

Допустима неточність спряження  контурів радіоприймача  визначається:

       –  Для короткохвильового діапазону 10…15 кГц.

Приймаємо = 10 кГц.

Можливе відхилення частоти  гетеродина для радіомовних приймачів:

F_Г = (0,5...1)·10^-3 · f_cmax = 1·10^-3·16,27 · 10⁶ = 16,27 кГц,

Необхідна смуга пропускання  радіоприймача дорівнює:

= 32,54 + 10 + 16,27 = 58,81 кГц.

Розрахунки показують, що при необхідності такої смуги  пропускання  послаблення завади сусіднього каналу при заданій в  ТЗ абсолютній розстройці   Δf = 44 кГц фактично неможливе, тому необхідно ввести в схему радіоприймача автоматичне підстроєння частоти гетеродина (АПЧГ). При жорстких вимогах до точності настройки, найбільш зручним є застосування системи ФАПЧ, тому смуга пропускання радіоприймача визначається:

 

        1.5 Вибір проміжної частоти радіоприймача

 1.5.1 Вибір схеми преселектора і визначення еквівалентного затухання його контурів

 

 

Враховуючи вибірність за дзеркальним каналом (S_дз = 67 дБ), визначаємо орієнтовну кількість контурів преселектора, враховуючи, що один поодинокий контур забезпечує вибірність S_дз1 = 20...25дБ:

 

, приймаємо nc = 3

 Таким чином,  в схемі повинно бути використано  три ланки контура (одна ВК  і дві ПРЧ ) для реалізації  умов ТЗ. Для визначення кількості  каскадів преселектора по таблиці  3[5] визначимо для діапазону частот технічного завдання еквівалентне затухання сигналу в контурах. Виходячи з  цього визначено, що воно складає d₀= 0,008.