1 ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ



Дослідити канал приймача амплітудно-модульованих коливань за схемою, що наведена на рисунку 1.1.



Рисунок 1.1 – Канал приймача амплітудно-модульованих коливань.



Канал має такі параметри:

- Несуча частота – 1.1 МГц

- Частота модуляції – 1.8 кГц

- Центральна частота фільтра зосередженої селекції (ФЗС) – 300 кГц

- Смуга частот ФЗС – 20 кГц при нерівномірності у смузі 3 дБ.



2 РОЗРОБКА КАСКАДІВ ПІДСИЛЕННЯ



2.1 Розробка каскаду перетворювача частоти.



Схема першого каскаду наведена на рисунку 2.1. Це каскад, який виконує роль перетворювача частоти з підсиленням сигналу. Його задання перенести спектр вхідного сигналу в область більш низьких частот. Крім того стає можливою перестройка по частоті вхідного сигналу шляхом перестройки частоти гетеродину. При цьому підсилення сигналу відбувається на проміжній частоті без необхідності зміни параметрів контурів в підсилювачі проміжної частоти.



Рисунок 2.1 – Каскад перетворювача частоти.



Перетворівач частоти, а саме його активний елемент – транзистор працює у нелінійному режимі. Його робоча точка знаходиться у початку прохідної статичної характеристики.

На базу подаєтсья вхідний сигнал, а на емітер – сигнал гетеродину.

Схема зняття прохідної статичної характеристики наведена на рисунку 2.2, а сама статична характеристика для транзистора 2N2369A – на рисунку 2.3.



Рисунок – 2.2. Рисунок – 2.3 - Прохідна характеристика.



Як слідує з результатів статичної характеристики, напруга відкривання транзистору Uбе, при мА, становить 0.66В.

Згідно із завданням на РГР робочий струм першого каскаду повинен дорівнювати 100мкА. Відповідно базовий струм транзистора VT1 має бути в разів менше, де – коефіцієнт підсилення по струму транзистора VT1. Струм вхідного дільника R1R2 повинен перевищувати базовий струм транзистора VT1 більше ніж на порядок. З огляду на те, що величина для транзисторів малої потужності значно перевищує значення 10, то для простоти розрахунків у якості величини струму вхідного дільника R1R2 доречно обрати 100мкА.

Знаючи струм вхідного дільника R1R2 та напругу відкривання транзистору Uбе=0.66В, за законом Ома отримаємо значення резисторів ,

D Equation.3 HYPER14HYPER15(кОм) (2.1)

(кОм) (2.2)

Розрахуємо значення паралельного коливального контура в колі колектора транзистора VT1, а саме елементи L1, C3, R3. Значення цих елемінтів розраховується із міркувань:

HYPER14HYPER15, (2.3)

, (2.4)

, (2.5)

, (2.6)

, (2.7)

Задамося значенням характеристичного опору Ом. Підставивши значення у формули (2.5), (2.6), (2.7), маємо значення елементів

(Ом), (2.8)

(мГн) (2.9)

(нФ) (2.10)







2.2 Каскад підсилення



Схема другого каскаду наведена на рисунку 2.4. Статична прохідна характеристика залишається тією ж, яка наведена на рисунку 2.3.



Рисунок 2.4 – Каскад підсилення.



Робочий струм другого каскаду, а саме струм колектора

(мА) (2.3)

Визначаємо значення робочої точки

HYPER14HYPER15(В) (2.4)

Розрахуємо значення опору

(Ом) (2.5)

Використовуючи вихідну статичну характеристику, зображену на рисунку 2.5, визначимо значення струму бази . Кожна пряма на графіку побудована при зміні струму на 4(мкА).

(мА) (2.6)



Рисунок 2.5 – Вихідна статична характеристика.



Визначимо значення струму дільника напруги R7, R8. Значення має перевищувати значення струму бази в разів. - коефіцієнт підсилення по струму транзистора.

(2.8)

(мА) (2.9)

Виходячи з того, що напруга відкривання транзистора становить (рисунок 2.3 - Прохідна статична характеристика)

Uбе=0.66(В), (2.10)

розрахуємо значення опорів дільника R7, R8.

(Ом) (2.11)

(Ом) (2.12)



3 НАЛАШТУВАННЯ ФЗС. РОЗРАХУНОК АЧХ ТА ЧУТЛИВОСТІ ФІЛЬТРА



Схема фільтра зосередженої селекції (ФЗС) зображена на рисунку 3.1. Генератор гармонійного сигналу з частотою 1кГц та амплітудою 1В включено для позначення входу пристрою.



Рисунок 3.1 – Схема фільтра.



Для розрахування елементів фільтра використаємо формули:

, (3.1)

, (3.2)

, (3.3)

. (3.4)

Задамося значенням характеристичного опору (Ом). Підставивши значення у формули (3.1), (3.2), (3.3), (3.4) отримаємо значення елементів фільтра

(мГн) (3.5)

(нФ) (3.6)

(нФ) (3.7)

(Ом) (3.7)



Увівши в схему номінали елементів та запустивши на виконання аналіз фільтра AC маємо графік АЧХ, зображений на рисунку 3.2.



Рисунок 3.2 – АЧХ заданого фільтра.



Полоса пропускання фільтра по рівню -3дБ становить 20кГц, рисунок 3.3.

Так як придушення по сусідньому каналу складає 19дБ, рисунок 3.4, то для більшого придушення (дБ) потрібно використати 2 каскади фільтра, рисунок 3.5.



Рисунок 3.3 – Полоса пропускання заданого фільтра.



Рисунок 3.4 – Аналіз сусіднього каналу.



Рисунок 3.5 – Графік АЧХ при 2 каскадах фільтра.



Обравши вид аналізу АС та Parameter Sweep розрахуємо значення полувідносного коефіцієнта чутливості схеми для елементу R1. Графік АЧХ при зміні значення елементу R1 на 30% від номіналу наведений на рисунку 3.4. Максимальне відхилення АЧХ при цьому складає .



Значення полувідносного коефіцієнта скаладає

() (3.8)

4 АНАЛІЗ АМПЛІТУДНОГО ДЕТЕКТОРА



Схема амплітудного детектора наведена на рисунку 4.1. Схема є класичною схемою послідовного амплітудного детектора зі зміщенням діода. Зазвичай діодні напівпровідникові детектори працюють в режимі лінійного детектування при вхідній напрузі сигналу В.



Рисунок 4.1 – Схема амплітудного детектора.



Вольт-амперна характеристика для діода 1N34 наведена на рисунку 4.2.

Виходячи з графіку вольт-амперної характеристики діода 1N34, рисунок 4.2, напругу зміщення діода виберемо

(В) (4.1)



Рисунок 4.2 – Вольт амперна характеристика.

Струм, що протікає через діод D1, як видно із графіка вольт амперної хаарктеристики, рисунок 4.2, становить

(мкА). (4.2)

Тоді напруга на аноді діода D1 в сумі з напругою на резисторі R12 становить

(В) (4.3)

Струм, протікаючий через резистор R13 виберемо у співвідношенні

(мкА) (4.4)

Струм, протікаючий через діод D1 становитиме

(мкА) (4.5)

Використовуючи вольт-амперну характеристику діода D2, рисунок 4.2, при встановленому значенні струму цого діода 20 (мкА) йому відповідатиме напруга 0.7 (В), а опір його становитиме

(кОм). (4.6)

Розрвхуємо опір резистора R13

(кОм). (4.7)

Розрахуємо опір резистора R11

(кОм) (4.8)

Розрахуємо значення ємності C10 за формолою

, (4.9)

де m – коефіцієнт модуляції;

F – модулююча частота;

- опір навантаження.

Підставивши значення в формулу (4.2) вирахуємо значення емності С10

(нФ) (4.10)

Графік демодульованого сигналу наведений на рисунку 4.3.



Рисунок 4.3 – Графік демодульованого сигналу.



5 ОПТИМІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИК

Розрахована схема каналу приведена на рисунку 5.1.



Рисунок 5.1 – Схема каналу.



Графіки часових характеристик наведені:

на виході перетворювача Q1 -- на рисунку 5.2;

на виході ФЗС (база Q2) -- на рисунку 5.3;

на виході підсилювача ПЧ (Q2) -- на рисунку 5.4;

на виході детектора – на рисунку 5.5.

Вхідний сигнал становить 20 мВ.

Отримані результати показують, що коефіцієнт передачі перетворювача становить 800мВ/20мВ = 40 =32 дБ. ФЗС знижує підсилення на 120мВ/800мВ = 0.15 = -17 дБ. Підсилювач ПЧ збільшує сигнал на 600мВ/120мВ = 5 = 14 дБ, а вихідний сигнал детектора становить 188/2 = 94 мВ. При цьому коефіцієнт нелінійних спотворень не перевищує 5 %.



Рисунок 5.2 - На виході перетворювача Q1.



Рисунок 5.3 - На виході ФЗС (база Q2).



Рисунок 5.4 - на виході підсилювача ПЧ (Q2).



Рисунок 5.4 – На виході детектора.



Отримані результати показують, що коефіцієнт передачі перетворювача становить 853мВ/20мВ = 42.65 =32.6 дБ. ФЗС знижує підсилення на 10.8мВ/853мВ = 0.013 = -38 дБ. Підсилювач ПЧ збільшує сигнал на 933мВ/10.8мВ = 86.4 = 38.72 дБ, а вихідний сигнал детектора становить 173/2 = 87 мВ.



6 ВИСНОВКИ З РОБОТИ



1) Розраховані каскади на транзисторах. Перший виконує роль перемножувача (перетворювача частоти). Його струм спокою складає 0.1 мА для забезпечення нелінійного режиму. Другий каскад призначений для компенсації втрат у ФЗС та узгодження ФЗС з малим вхідним опором амплітудного детектора. Струм спокою другого каскада становить 2 мА, а коефіцієнт підсилення – 86.4 раз