Расчет и Проектирование усилителя промежуточной частоты

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Автор курсового проекта 25.12.2012 Бобков А.В.

Направление 210700 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Обозначение работы КП-02069964-210700-03-12

Руководитель работы

канд. тех. наук, доц. 25.12.2012 Никулин В.В.

Оценка:

Саранск

Содержание

Техническое задание……………………………………………………………….. 2

Введение………………..…………………………………………………………… 3

1. Теоретическая часть…………………………………………………………… 5

2. Практическая часть……………………………………………………………… 6

3. Проектирование печатной платы……………………………………………… 10

4. Заключение……………………………………………………………………….12

5. Список используемой литературы…………………………………………… 13

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

Факультет электронной техники

Кафедра Сетей связи и систем коммутации

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТА)

Студент Бобков Андрей Владимирович88888888888888888888888888888888

1 Тема Расчет и проектирование усилителя промежуточной частоты8888888888

2 Срок представления работы (проекта) к защите 25. 12. 20121

2 Исходные данные для научного исследования (проектирования) Промежуточная частота=465 [кГц], коэффициент усиления=12, Максимальный коэффициент устойчивого усиления=14,4. Входное сопротивление каскада=1,6 [кОм]. Параметры транзистора П401: E_c=9[В], I_c=1[мА], S=24[мА/В],C_c=10[пФ], R_вх2=R₁₁=1,6[кОм], С₁₁=47 [пФ],С₂₂=20[пФ], R₂₂=45[кОм]. Q_э=42

4 Содержание курсовой работы (проекта)

4.1 Теоретическая часть111111111111111111111111111111111111111

4.2 Практическая часть1111111111111111111111111111111111111111

4.3 Проектирование печатной платы11111111111111111111111111111

4.4 Заключение11111111111111111111111111111111111111188888888

4.5 Список используемых источников1111111111111111111111111111

Руководитель работы (проекта) _____________ ______________

подпись, дата инициалы, фамилия

Задание принял к исполнению ___________________________

дата, подпись

Введение

Одним из основных узлов современного приемного устройствва является усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Он обеспечивает основное усиление приемника, его полосу пропускания и частотно-избирательные свойства. Эксплуатационные свойства приемного 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:

¾ номинальная промежуточная частота;

¾ степень усиления полезного сигнала;

¾ полоса пропускания частот;

¾ частотная избирательность;

¾ стационарность качественных показателей.

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

В Теоретической части будет рассказываться о самом устройстве. Область применения УПЧ достаточно широка.

1. Теоретическая часть

На рисунке 1 показана структурная схема построения аппаратуры по ОБП, в которой присутствует, как узел, УПЧ. Рассмотрим рисунок 1, чтобы понять его назначение.

Рисунок 1. Структурная схема

За модулятором включается фильтр промежуточной частоты(ФПЧ), выделяющий одну из боковых полос и эффективно подавляющий вторую боковую полосу. Несущая подавляется в модуляторе, который для это цели выполняется по схеме кольцевого преобразователя частоты. При незначительной разбалансировке модулятора, которая практически всегда имеет место, на его входе будет присутствовать остаток несущей, которая подавляется, частично, ФПЧ. Для этого и существует УПЧ, чтобы выделенную боковую полосу после ФПЧ усилить и подать на 2 модулятор, который также собран по кольцевой схеме.

.

2. Практическая часть

На рисунке 1 представленная принципиальная схема УПЧ.

Рисунок 1. Принципиальная схема УПЧ

2.1 Порядок расчета.

1. Определяется коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением следующего каскада и выходным сопротивлением транзистора, допустимым из условий устойчивости и обеспечения заданной эквивалентной добротности контура:

ψ≥1- , (1)

где К_у- максимальный устойчивый коэффициент усиления;

S – крутизна характеристики транзистора на f_пр, мА/В;

R_вх2-входное сопротивление следующего каскада на f_пр, кОм;

R₂₂-выходное сопротивление следующего каскада на f_пр, кОм;

2. Определяются необходимые конструктивные и эквивалентные затухания контура:

δ_к= ; (2)

δ_э= . (3)

3. Определяется характеристическое сопротивление контура, принимая коэффициент включения в цепь коллектора m₁=1 (полное включение):

ρ= (4)

4. Эквивалентная емкость контура

С_э≥ , пФ (5)

где f_пр – в МГц; ρ- в кОм.

5. Определяется коэффициент включения контура со стороны последующего каскада

m₂= . (6)

6. Определяется общая величина емкости делителя

C_д = С_э-m²₁C₂₂. (7)

где С₂₂-выходная емкость транзистора.

7. Величины емкостей делителя:

С₂≥ - C₁₁; (8)

С_1≥ ; (9)

где С₂₂-входная емкость транзистора.

8. Эквивалентная емкость контура определяется по следующей формуле:

=С₂₂m₁²+ , (10)

9. Определяется индуктивность контура:

L= , (11)

где f_пр- в МГц; - в пФ

10. Характеристическое сопротивление контура после выбора емкостей:

ρ`= , кОм, (12)

где f_пр- в МГц; - в пФ

11. Резонансный коэффициент усиления:

К₀=Sp` m₂ m₁, (13)

где S в мА/В; ρ`- в кОм.

12. Определяется величина емкости развязывающего фильтра, задавшись его сопротивлением R_ф=(0,2÷1) кОм:

С_ф≥ , тыс. пФ (14)

где f_пр- в МГц; - в кОм

Теперь, зная порядок расчета, можно приступить к самим расчетам схемы.

Исходные данные указаны в техническом задании.

2.2Расчетная часть

1. Определяется коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением следующего каскада и выходным сопротивлением транзистора, допустимым из условий устойчивости и обеспечения заданной эквивалентной добротности контура:

ψ≥1- ,= ,=0,857

2. Определяются необходимые конструктивные и эквивалентные затухания контура:

δ_к= = =0,0204

δ_э= = =0,0238

3. Определяется характеристическое сопротивление контура, принимая коэффициент включения в цепь коллектора m₁=1 (полное включение):

ρ= = *45*(0,0238-0,0204)=77 [Ом]

4. Эквивалентная емкость контура

С_э≥ = =4550 пФ.

5. Определяется коэффициент включения контура со стороны последующего каскада

m₂= .

6. Определяется общая величина емкости делителя

C_д = С_э-m²₁C₂₂=4550-20=4530

7. Величины емкостей делителя:

С₂≥ - C₁₁= =24000 пФ.

Принимаем С₂=0,025 мкФ типа ПО.

С_1≥ = =5550 пФ.

Принимаем С₁=5600 пФ типа ПМ-1.

8. Эквивалентная емкость контура определяется по следующей формуле:

=С₂₂m₁²+ =20+ =4560 пФ_.

Так как С_э=4560 пФ> С_э=4550 пФ, следовательно, расчет произведен правильно.

9. Определяется индуктивность контура:

L= = =25,7 мкГн.

10. Характеристическое сопротивление контура после выбора емкостей:

ρ`= кОм,

11. Резонансный коэффициент усиления:

К₀=Sp` m₂ m₁=24*0,075*42*0,188*1=12,3

К₀=12,3>К_тр=12 и К₀=12,3<К_у=14,4, следовательно, расчет произведен верно.

12. Определяется величина емкости развязывающего фильтра, задавшись его сопротивлением R_ф=(0,2÷1) кОм:

С_ф≥ =6,35*10³ пФ

Принимаем С_ф=0,01 мкФ типа БМ

13. Определяем сопротивления R₃, R₂, R₁

R₃= =1,5 кОм.

Принимает R₃=1,5 кОм типа МЛТ

R₂=(4-1)* *1,5=27 кОм.

Принимаем R₂=27 кОм типа МЛТ

R₁= =5,4 кОм.

Принимаем R₁=5,6 кОм типа МЛТ

14. Определяем емкости C₃, C_p

C_р≥ = =5,1 тыс. пФ.

Принимаем Ср=5,6 тыс. пФ. Типа КПМ

C_р≥ = C_р≥ =54 тыс. пФ.

Принимаем С₃=0,1 мкФ типа БМ

В приложении 1 указаны номиналы элементов.

3. Проектирование печатной платы

Метод, который используется в проектировании печатной платы, довольно старый, но зато позволяет приобрести навыки проектирования каждого этапа схемы.

Для начала необходимо с помощью программы Sprint Layout 5.1 спроектировать схему печатной платы, которая будет использоваться для нанесения на фольгированный стеклотекстолит. Спроектированная схема изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Вид печатной платы

Далее необходимо нанести на фольгированный стеклотекстолит рисунок, который изображен выше. Для этого необходимо распечатанную схему на принтере закрепить на стеклотекстолите. После этого, как видно на рисунке 2, необходимо шилом оставить следы на местах контактов. После этого, используя маркер на спиртовой основе, прорисовываем дорожки в несколько слоев.

Теперь, прорисовав все дорожки на стеклотекстолите, необходимо произвести процесс травления, используя хлорное железо. Хлорное железо необходимо развести в соотношении 1:3. Процесс травления в среднем занимает 2 часа.

После процесса травления производим лужение, или, как делают многие производители, сразу же покрывают лаком. Покрывать лаком необходимо после того как все элементы будут припаяны к плате.

На рисунке 3, изображена фотография спроектированного усилителя промежуточной частоты, вид сверху.

Рисунок 3. УПЧ, вид сверху

На рисунке 4, изображена фотография спроектированного усилителя промежуточной частоты, вид снизу.

Рисунок 4. УПЧ, вид снизу

4. Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет одного из важнейших узлов в тракте передачи информации. Также в данном курсовом проекте было изложен автором метод проектирования печатных плат, несмотря на его нелёгкость, данный метод позволяет получить практические навыки проектирования.

Навыки, полученные при расчете и проектировании, позволяют решать задачи подобного рода, которые еще не раз встретятся на практике.

5. Список используемой литературы

1. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы. М., 1976, 336 с.

2. Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования /под ред. 4. Варламова А.П. – М.,2000, 341 с.

3. Трещук Р.М. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. К., «Наукова думка», 1988, 800 с.

4. Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной частоты. М., «Советское радио», 1973, 384 с.

Дата добавления: 2014-12-24