Расчёт усилителя промежуточной частоты

Расчёт усилителя промежуточной частоты. Начнём расчёт усилителя в выбора транзистора.

Для УПЧ используют высокочастотные биполярные транзисторы. В качестве транзистора выбираем 2N2478, т.к. МГц. = 120 МГц и выполняется условие (2-3) Параметры транзистора 2N2478: = 200МГц, 0.5 = 60МГц, = 30 мА/В, g = 2 мСм, С = 70пФ, g = 6мкСм, С = 8пФ, С = 2пФ, h = 50, Nм= 5дБ, Iкбо= 2мкА. Для обеспечения избирательности по соседнему каналу применяют фильтр сосредоточенной селекции (ФСИ) на ПЧ, т.к. ФСИ может дать лучшую избирательность, чем УПЧ с распределенной избирательностью.

При этом каскад УПЧ содержит каскад с ФСИ, который обеспечивает требуемую избирательность и ряд апериодических или слабоизбирательных каскадов, создающих основное усиление на ПЧ. Исходные данные для расчёта: = 60 МГц – промежуточная частота, П= 15.75 МГц – полоса пропускания, =35103 – коэффициент усиления УПЧ, Особые требования по избирательности по соседнему каналу на предъявляются.

Принципиальная схема каскада с ФСИ. Расчёт: Определим величину : = ; где - промежуточная частота, - собственное затухание контура, П - полоса пропускания УПЧ. d = 0.004, П = 15.75 МГц. = = 0.03 Задаемся числом звеньев и в качестве начального приближения выбираем n= 4. Находим ослабление на границе полосы пропускания, обеспечиваемое одним звеном: , где - ослабление на границе полосы пропускания. = 3дб. По графику для = 0.03 и = 0.75 находим параметр. Из графиков параметр получился равным = 0.9. Определим разность частот среза: = = = 17.5 МГц. Определим вспомогательные величины y и : y = = y = 1.8 = По графику находим для = 0.027 и y = 1.8: Из графиков параметр S = 10.3 дБ. Определяем расчетное ослабление соседнего канала, задавшись величиной : S = n, где S - ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой.

S = 4 = 38.2 дБ Особых требований к избирательности по соседнему каналу не предъявлялось, будем считать, что S = 38.2 дБ нам подходит.

Для расчета элементов фильтров зададимся величиной номинального характеристического сопротивления: Wo= 20кОм. Вычисляем коэффициенты трансформации по формулам: m = m = = 20∙10 ∙6∙10 = 0.12 1 , = 20∙10 ∙2∙10 = 40 1 . По графикам определяем коэффициент передачи ФСИ для n = 4, = 0.027 Из графика коэффициент передачи ФСИ получился равным, Кпф= 0.75. Получилось что, то для согласования фильтра с коллекторной цепью параллельно входу фильтра включаем шунтирующий резистор с проводимостью: См → Ом Рассчитаем коэффициент усиления каскада с ФСИ: Рассчитываем элементы, образующие звенья ФСИ: где m - соответствует коэффициенту трансформации m , - коэффициент связи (0.7-0.9). Расчёт параметров усилительных каскадов: Площадь усиления: , где - коэффициент усиления одного каскада ( ), - требуемая верхняя граничная частота ( ). Гц Гц Определим число каскадов из номограмм, где построены зависимости, отношения площади усиления к верхней частоте усиления, от коэффициента усиления АУ . При этом - верхняя граничная частота с учётом числа каскадов . в нашем случае равно. Гц Из номограмм видно, что нам потребуется два каскада усиления после каскада ФСИ. Будем использовать тот же транзистор, что и в каскаде с ФСИ. Для требуемого усиления (35∙ ) в УПЧ необходимо 3 каскада.

Тогда коэффициент усиления составит: Напряжение на выходе 3-х каскадного УПЧ с ФСИ составит: В Превышением усиления в нашем случае можно пренебречь.

Исходные данные для расчёта усилителя: П= 15.75 МГц – полоса пропускания, Гц – верхняя граничная частота с учётом количества каскадов, - диапазон рабочих температур, Технологический параметр для кремния: Коэффициент температурного сдвига: Ток эмиттера: А Обратный ток коллектора: А Источник питания: В Сопротивление коллектора: Ом Транзистор: 2N2478 Напряжение коллектор-эмиттер: В Напряжение эмиттер-база: В Коэффициент усиления по напряжению: Изменение обратного тока коллектора: Ток делителя: Сопротивления в цепи базы: Сопротивление в цепи эмиттера: Емкость в цепи эмиттера: - влияние ёмкости в цепи эмиттера. Разделительные ёмкости: Сопротивление в цепи коллектора: Принципиальная схема трёхкаскадного УПЧ с ФСИ приведена в приложении. 3 Конструкция приемника Основной задачей конструирования приемника является обеспечение работоспособности устройства с параметрами заложенными в его электронный расчет.

Необходимо добиться такого взаимного расположения каскадов и узлов на печатной плате, чтобы минимизировать паразитные связи; обеспечить жесткость конструкции, коррозийной и стойкости устройства; обеспечить удобство управления, контроля, ремонта и транспортировки; уменьшить габаритные размеры и массу; согласовать конструктивно приемник с аппаратурой, с которой он работает.

Для уменьшения паразитных связей необходимо тщательно продумать размещение каскадов.

Используют размещение схемы ‘в линейку’, либо ‘по периметру’. Для обеспечения жесткости конструкции печатные платы крепятся на прочном основании. В профессиональных устройствах, имеющих блочную конструкцию такие рамы в виде кассет вставляются в кожухи.

При использовании приемника в тяжелых климатических условиях отдельные элементы и блоки помещают в специальные герметические кожухи.

При работе приемника необходим отвод тепла через естественную конвенцию воздуха.

Проектирование внешнего вида приемника является одной из важнейших задач и должно производиться в содружестве с художником.

Форма и расположение ручек управления влияет на работоспособность оператора.