Міністерство освіти та науки України

Одеський Національний політехнічний університет

Інститут радіоелектроніки та телекомунікацій

Кафедра радіотехнічних систем



РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

з дисципліни

Основи комп’ютерного проектування та моделювання РЕЗ

Варіант 296143



Розробив студент гр. РТ-103



_______________ Радчук Б.В



“____” __________ 2012 р.



Керівник роботи



_________ Кушніренко О.А.



“____” __________ 2012 р.



Одеса 2012



Зміст



C.



Технічне завдання ................................................................. 3

Розробка каскадів підсилення .............................................. 4

Аналіз фільтра зосередженої селекції ................................ 5

Аналіз амплітудного детектора ............................................ 6

Оптимізація характеристик ................................................... 8

Висновки з роботи ................................................................. 9

Література .............................................................................10



1. Технічне завдання



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



Рис. 1.1



Канал має мати такі параметри:

( Несуча частота – 1.2 МГц

( Частота модуляції – 3.0кГц

( Центральна частота фільтра зосередженої селекції (ФЗС) – 600 кГц

( Смуга частот ФСС – 25 кГц при нерівномірності у смузі 3 дБ.

( Першій каскад VT1 – біполярний n-p-n транзистор за схемою з загальним емітером. Струм спокою – 100 мкА

( Другий каскад VT2 - біполярний n-p-n транзистор за схемою з загальним емітером. Струм спокою – 2 мА.



2. Розробка каскадів підсилення



2.1. Перший каскад підсилення

Схема першого каскаду наведена на рис. 2.1.



Рис. 2.1.



Цей каскад підсилення виконує роль перетворювача частоти. Його задача є переніс спектру вхідного сигналу до проміжної частоти.

Для цього каскад функціонує у нелінійному режимі, коли робоча точка знаходиться у початку прохідної статичної характеристики. На базу подано вхідний сигнал, а на емітер – сигнал гетеродину.

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



Рис. 2.2. Рис. 2.3.



Із рисунка 2.3 визначимо . Синтезуємо схему каскаду на БТ. Прототип схеми цього каскаду наведений на рис. 2.4, для якої визначимо номінали елементів, задавши струм дільника MT4 HYPER14HYPER15 і струм бази .



Як слідує з отриманих результатів, напруга відкривання транзистору Uбе встановлює 0.66 В. Вибираючи струм вхідного дільника R1R2 біля 100мкА, за законом Ома отримаємо R2=6.8k, R1=47k.



2.2. Другий каскад підсилення



Розробимо каскад підсилювача проміжної частоти п-МОН транзисторі у схемі із спільним витоком (СВ). Задамо струм стоку близько 2мА, а напругу живлення, як і в попередньому випадку, - 9,4В. Оберемо малопотужній транзистор 2N2369A (,мА).

Встановивши параметри моделювання (див. рис. 2.4) зняв сукупність вихідних статистичних характеристик транзистора у схемі із СВ (див. рис. 2.5).



Рис. 2.4.- Встановлені параметри моделювання



Рис. 2.5. – Вихідні статичні характеристики у схемі із СВ

Із рисунка 2.5 визначимо тоді

on.DSMT4 HYPER14HYPER15



Схема другого каскаду наведена на рис. 2.6. Статична характеристика співпадає з попереднім результатом.



Рис. 2.6.



3. Аналіз фільтра зосередженої селекції



Синтезуємо схему пасивного фільтра зосередженої селекції (ФЗС). За завданням центральна частота фільтра кГц, а смуга прозорості - кГц. Задамося характеристичним опором на резонансній частоті кОм. Реалізуємо ФЗС з трьох подібних ланок. Отже, для синтезу фільтра необхідно побудувати одну ланку. Маємо номінали котушки індуктивності та конденсатора.

мкГн

пФ

Враховуючи опір котушки індуктивності, маємо

MBED Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15Ом

кОм

тоді матимемо схему елементарної ланки ФЗС на рис.2.7



Рис. 3.1. Схема елементарної ланки ФЗС



Рис.3.2. АЧХ однієї ланки фільтра

АЧХ у логарифмічному масштабі по вертикалі елементарної ланки ФЗС зображена на рис.3.2. Як бачимо, отримали згасання у смузі прозорості у 3 дБ. Схема фільтра зосередженої селекції (ФСС) разом з першім і другим каскадами дана на рис. 3.1.



Рис. 3.3.

Першій каскад потрібен для забезпечення роботи ФСС від генератора струму. Другий каскад компенсує втрати у ФСС, та погоджує вихід ФСС з малим вхідним опором детектора. Генератор 1В, 1кГц включено для позначення входу пристрою.

Частотна характеристика ФСС після її корегування згідно з технічним завданням показана на рис. 3.2.



Рис. 3.4.



Як бачимо, смуга частот встановлює 20 кГц при нерівномірності

3 дБ. Для забезпечення більшої степені придушення потрібно збільшувати кількість ланок фільтра.



4. Аналіз амплітудного детектора

Схема амплітудного детектора приведена на рис. 4.1.



Рис. 4.1.



Робота детектора значною мірою залежіть від вибору типу діода та його робочої точки. На рис. 4.2. показано вихідний сигнал у разі застосування діода з часом перемикання 3 мкС.



Рис. 4.2.



Як видно, діод не поспіває за вхідним сигналом і детектування практично відсутнє.

На рис. 4.3. наведено вихідний сигнал при відсутності зсуву (діод VD2 закорочено), а на рис. 4.4. – вихідний сигнал за схемою рис. 4.1.





Рис. 4.3. Рис. 4.4.



Результат на рис.4.4 показує, що високочастотні пульсації досить малі (близько 1 мВ), а форма дуже близька до синусоїди. Тому коефіцієнт гармонічних спотворень не перевищує 2 %.





5. Оптимізація характеристик

Остаточна схема каналу приведено на рис. 5.1.



Рис. 5.1.



Часові характеристики на виході перетворювача VT1, на виході ФСС (база VT2), на виході підсилювача ПЧ (VT2) та на виході детектора приведено на рис. 5.2 – 5.5. Вхідний сигнал становить 20 мВ.



Рис. 5.2. Рис. 5.3



Рис. 5.4. Рис. 5.5

З аналізу графіків робимо такі висновки:

Коефіцієнт передачі по напрузі першого каскаду складає

дБ.

Фільтр зосередженої селекції дає згасання

дБ

Коефіцієнт передачі по напрузі другого каскаду складає

дБ

Детектор дає згасання



Отже, маємо загальне підсилення каналу радіоприймача



Амплітуда вихідного сигналу становить 94 мВ, причому високочастотні пульсації не перевищують



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



6. Висновки з роботи

Розраховані каскади на транзисторах. Першій виконує роль перемножувала (перетворювача частоти). Його струм спокою складає 0.1 мА для забезпечення нелінійного режиму. Другий каскад призначено для компенсації втрат у ФСС та узгодження з малим вхідним опором амплітудного детектора. Струм спокою встановлено 2 мА, а коефіцієнт підсилення – 5 разів (14 дБ).

Синтезовано трьох ланковий смуговий фільтр з зв’язаних контурів (ФСС), який забезпечує центральну частоту 300 кГц при смузі у 20 кГц та нерівномірності у смузі прозорості 3 дБ.

Придушення по сусідньому каналу складає 20 дБ. Для збільшення придушення ФСС повинен мати більше ланок, але при цьому збільшиться коефіцієнт придушення фільтру і потрібне більше підсилення транзисторних каскадів.

Проаналізовано роботу амплітудного детектора. Встановлено, що в разі використання кремнієвих діодів потрібно робити зсув його робочої точки. Самі діоди повинні мати малий час перемикання: долі мікросекунд. Підійшли діоди 1N34 з часом перемикання 144 нС.

Проаналізовано роботу усього тракту прийому. Встановлено, коефіцієнт підсилення перетворювача складає 32 дБ, ФСС -

-17 дБ , а підсилювача проміжної частоти - 14дБ. Чутливість схеми встановлює 20 мВ. При цьому на виході амплітуда низької частоти становить близько 100 мВ при пульсаціях ВЧ 1 мВ. Вид сигналу схожий на синусоїду, що підтверджує низький коефіцієнт гармонік (до 2 %).



7. Література

Конспект лекцій з дисципліни “Основи комп’ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів”/ Авт. Муранов О.С.; електронна версія, ОНПУ, 2006, 84с.

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Основи комп’ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів”/ Авт. Муранов О.С.; електронна версія, ОНПУ, 2005, 10с.

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни “Основи комп’ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів”/ Авт. Муранов О.С.; електронна версія, ОНПУ, 2006, 14с.

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Основи комп’ютерного проектування та моделювання радіоелектронних засобів”/ Авт. Муранов О.С., Наука і техніка, ОНПУ, 2006, 26с.