Каналообразующие устройства

Смоленский Филиал Российского Государственного Открытого Технического Университета Путей Сообщения КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по предмету: «Каналообразующие устройства»

Студент: 5-го курса шифр 04-п/АТС-15 682

Лабазов А.В.

Преподаватель: Завьялов А.М.

Смоленск 2007

ЗАДАЧА № 1

усилитель частота транзистор детектор Задание:

а) Объяснить принцип работы усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и назначение всех элементов принципиальной схемы.

б) Рассчитать усилитель промежуточной частоты с фильтром сосредоточенной селекции (ФСИ).

Исходные данные:

— номинальная частота настройки ФСИ: f₀ = 465 кГц;

— требуемая полоса пропускания УПЧ: П_п = 13 кГц;

— избирательность УПЧ по соседнему каналу: у_с = -50 Дб, при заданной расстройке Дf_с = 16 кГц;

— собственное затухание контуров ФСИ: d_k = 0.004;

— характеристическое сопротивление фильтра: с = 17 кОм.

Решение:

Рис. 1 Принципиальная схема УПЧ с ФСИ Усилители промежуточной частоты (УПЧ) предназначены для усиления сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы воспроизводящего устройства.

Усилители промежуточной частоты с фильтром сосредоточенной избирательности применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую избирательность УПЧ при небольшом числе каскадов. В радиоприемных устройствах ФСИ, как правило, ставят на выходе преобразователя частоты. В качестве ФСИ наиболее часто применяют цепь связанных колебательных контуров, характеристическое сопротивление которой согласовано с выходным сопротивлением транзистора, предшествующего ФСИ, и с входным сопротивлением последующего каскада. Принципиальная схема каскада ФСИ, который выполнен в виде комбинации нескольких связанных колебательных контуров с внешнеёмкостной связью изображена на рис. 1. Кроме фильтров такого вида применяются электромеханические и пьезоэлектрические ФСИ, позволяющие обеспечить еще более высокую избирательность.

Фильтры сосредоточенной селекции из LC-контуров составляются из П-образных звеньев, которые соединяются цепочкой. Полоса пропускания каждого звена должна быть равна требуемой полосе пропускания всего ФСС. Выходное сопротивление предыдущего звена должно быть равно входному сопротивлению последующего. Практически это условие выполняется лишь на двух частотах в полосе пропускания. Рассогласование на остальных частотах приводит к появлению на вершине АЧХ впадин, но вместе с тем улучшает прямоугольность АЧХ. При составлении схемы ФСС колебательные контуры стыкуемых звеньев соединяются параллельно. При этом число контуров уменьшается на единицу. N-звенный ФСС содержит (N + 1) контуров, причем крайние контуры отличаются от остальных в два раза большей индуктивностью и в два раза меньшей емкостью. Добротность контуров ФСС должна быть достаточно высокой. При низкой добротности уменьшается селективность ФСС и возрастает затухание в полосе пропускания. С₇ — не пропускает постоянную составляющую входного напряжения. R₁С₅; R₄С₉ — эммитерная стабилизация с общим эммитером.

Блок 1 — фильтр сосредоточенной селекции.

1. Проверим целесообразность применения ФСИ по формуле:

Т.к., то применение ФСИ целесообразно.

2. Выбираем транзистор ГТ310Д и по соответствующим графикам определяем его параметры при:

I_к=3 мкА

U_кэ= -5 В, А затем по формулам рассчитываем низкочастотные значения этих параметров (в предположение, что следующий каскад собран на таком же транзисторе)

3. Вычисляем вспомогательные величины:

относительную расстройку по соседнему каналу:

По графику находим ослабление, создаваемое одним звеном ФСИ:

у₁= -12 Дб. Вычислим необходимое число звенев:

4. Рассчитаем коэффициенты трансформации m₁ и m₂ из условий обеспечения режима согласования по формулам:

4. По графику определяем коэффициент передачи напряжения ФСИ К_ф для n=5, в=0,286?0.3, К_ф=0,25

5. Рассчитываем резонансный коэффициент усиления каскада с ФСИ по формуле:

6. Найдем элементы контуров, образующих звенья ФСИ, по формулам:

а) емкость конденсаторов связи:

где

б) емкость контуров промежуточных звеньев:

в) емкость контура входного звена ФСИ:

г) емкость контура выходного звена ФСИ:

пФ д) индуктивность контуров промежуточных звеньев:

е) индуктивность контуров крайних звеньев:

ЗАДАЧА № 2

Задание:

а) Объяснить принцип работы детектора и назначение всех элементов принципиальной схемы (рис.2).

в) Рассчитать транзисторный детектор для приема амплитудно-модулированных сигналов, выполненный по схеме рис. 2.

Исходные данные:

— Промежуточная частота приемника f₀=465 кГц

— Максимальный коэффициент глубины модуляции m=0.8

— Детектор подключен ко входу транзистора с параметрами

R₁₁=1 кОм, C₁₁=40 пФ

— Входное сопротивление сопротивление транзистора детектора на f₀ равно r₁₁=800 Ом, входная емкость C₁₁=40 пФ

— Низшая частота модуляции: F_н=50 Гц

— Высшая частота модуляции: F_в=3 кГц

— Допустимые частоты искажения на высших и низших частотах: M_в=М_н=2.0

— Амплитуда напряжения, подводимого к детектору: U_мд=0.15 В Решение:

Рис. 2 Принципиальная схема транзисторного детектора амплитудно-модулированных сигналов

Амплитудный детектор (демодулятор) предназначен для преобразования АМ сигналов в напряжение, соответствующее огибающей этого сигнала. В процессе детектирования происходит изменение спектра сигнала: сумма гармонических колебаний высоких частот (несущей и боковой) преобразуются в низкочастотные составляющие модулированного сигнала. Поэтому детектором может быть только нелинейный или параметрический четырех полюсник.

L₁ и L₂ — источник модулирующего напряжения. Если модулирующее колебание подается в цепь управляющего электрода, то модуляция называется базовой или затворной.

Т1 — осуществляет детектирование и усиление сигнала.

1. Выбираем транзистор ГТ310А с параметрами:

|Y₂₁|=80 мСм; I_ко=5 мкА; U_кэ= -5 В.

2. Из условия незначительного шунтирования входного сопротивления следующего каскада определяем сопротивление нагрузки детектора:

3. Найдем крутизну детектора:

где |Y₂₁| - модуль крутизны характеристики транзистора на промежуточной частоте

4. Рассчитаем эквивалентное сопротивление нагрузки детектора по переменному току:

5. Определим коэффициент передачи детектора:

6. Находим допустимую емкость С_н в цепи коллектора из условия допустимых частотных искажений на высшей частоте модуляции:

7. Рассчитаем емкость разделительного конденсатора С3 из условия обеспечения заданных частотных искажений на низшей частоте модуляции:

8. Определим приближенно постоянную составляющую базы как I_б?I_ко?5 мкА

9. находим ток делителя, состоящего из R₁ и R₂:

10. Определим сопротивление резисторов делителя при U_бэ=0.25 В

при Е_к= 5 В

11. Рассчитаем емкость шунтирующего конденсатора:

12. Определим входное сопротивление и входную емкость детектора:

R_вх.д=5R₁₁=5•800=4000 Ом =4 кОм С_вх.д.=пФ

13. Вычисляем амплитуду напряжения, подводимого к УНЧ:

U_вх.УНЧ=U_mд•К_д•m= 0,15•20,8•0,8=2,496 В