Расчет структурной схемы усилителя звуковой частоты

Расчет структурной схемы усилителя звуковой частоты начинают с определения максимальной выходной мощности:

, (1.25)

где - мощность в нагрузке;

- амплитуда выходного напряжения;

- сопротивление нагрузки.

Колебательная мощность , которую должен отдать усилитель звуковой частоты с трансформаторной нагрузкой, вычисляем по формуле

, (1.26)

где - КПД выходного трансформатора.

Для однотактных схем ; для двухтактных .

Схему выходного каскада выбираем, исходя из следующего [4]:

при заданной выходной мощности используют однотактную схему в классе А на маломощных транзисторах типа МП40, МП41, ГТ108, ГТ109;

при используют в основном двухтактную схему в классе АВ на упомянутых транзисторах;

при применяют двухтактную схему в классах В и АВ на мощных транзисторах типа П201, П202, П207, П208, ГТ402, ГТ404.

Мощность, отдаваемую источником сигнала во входную цепь усилителя звуковой частоты, определяем из соотношения

, (1.27)

где - напряжение сигнала на выходе детектора (табл. 1.7);

- выходное сопротивление диодного детекторного каскада (табл.1.7).

Общий коэффициент усиления по мощности всего тракта усилителя звуковой частоты вычисляем по формуле:

. (1.28)

Считая, что в среднем каскад предварительного усиления имеет дБ, то можно обойтись одним каскадом усилителя, если

дБ. (1.29)

зная общий коэффициент усиления усилителя звуковой частоты, определяем коэффициент усиления предварительных каскадов:

, (1.30)

где - коэффициент усиления одного каскада (18-20дБ).

Тогда число каскадов предварительного усиления

, (1.31)

В формуле (1.31) предусмотрен запас по усилению в 5дБ. При проектировании усилителя звуковой частоты можно использовать ти­повые микросхемы, если их параметры удовлетворяют данным пред­варительного расчёта.

Наибольшее распространение получили микросхемы усилителей звуковой частоты, которые входят в серии K119, K123, KI40, KI74, K237, K284, KP568. Практически все микросхемы различаются по од­ному или нескольким основным параметрам. Наименьшая нижняя граница частотного диапазона 30 Гц у микросхем серии K237, наибольшая верхняя граница 100 кГц характерна для усилителей на микросхемах серии К119, K174.

Микросхемы KРУН231A, КР1УН2ЛВ выделяются по усилительным свойствам. Коэффициент усиления составляет соответственно 300... 500 и 30...500. Усилители на микросхеме К237УН2 работают при коэф­фициенте нелинейных искажений не более 0,3%. Для остальных микро­схем он составляет 0,7 - 5 %.

Из перечисленных микросхем усилителей звуковой частоты боль­шую мощность обеспечивают микросхемы серии KI74.

Широкими возможностями обладают интегральные операционные усилители К140УД6, КР140УД1, К284УД1А.

1.8 Выбор структурной схемы системы автоматической подстройки частоты и определение её параметров.

Выбор и обоснование системы автоматической подстройки часто­ты обусловлены требованиями к стабильности частоты 1-го гетеродина. Они определяются видами работ принимаемых радиоприемником сигналов. В зависимости от заданных видов работ для проектируемого приемника требования к его частотной точности будут различны.

Наиболее жесткие требования по частотной точности предъявляются к приемникам, предназначенным для приема радиосигналов однопо­лосной модуляции Гц, для приема сигналов с от­носительно фазовой манипуляцией Гц.

При приеме частотно-манипулированных сигналов с использовани­ем цифрового метода детектирования требуется также сравнительно высокая стабильность и точность частоты настройки Гц. Использование неоптимальных методов некогерентного приема позволя­ет существенно снизить требования к стабильности частоты.

Слуховой прием амплитудно-модулированных сигналов двухполосной телефонной работы и телеграфной работы может иметь частотную точность кГц. При использовании в гетеродинах радиоприемников диапазонных стабилизированных LC генераторов, в которых стабильность частоты обеспечивается только мерами параметрической стабилизации (выбором соответствующей схемы гетероди­на, стабилизацией питающих напряжений, герметизацией, термокомпенсацией и т.д.), удается реализовать стабильность частоты .

Применение конверторного метода кварцевой стабилизации, когда Первый гетеродин на каждом поддиапазоне собран в виде отдельного кварцевого генератора, а пониженная частота второго гетеродина делается плавной, позволяет получить общую нестабильность . Данная схема реализована в радиоприемника Р-250 М2.

Применение в качестве высокостабильных гетеродинов декадных Синтезаторов с сочетанием в них метода компенсации остаточной расстройки частоты первого гетеродина, когда частота расстройки первого гетеродина компенсируется аналогичной частотой расстройки второго гетеродина, позволяет получить общую нестабильность . Указанный принцип реализован в синтезаторе радиоприемника Р-678.

Широкое применение наши цифровые синтезаторы частоты с коль­цом импульсной фазовой автоматической подстройки частоты ИФАПЧ, общая нестабильность которых достигает . Примером примене­ния такого синтезатора является радиоприемник Р-680, описание ко­торого подробно дано в литературе [2].

Эффективность системы АПЧ оценивается требуемым коэффициентом АПЧ.

, (1.32)

где - результирующее отклонение от номинального значения частоты несущей, подаваемой на демодулятор;

- допустимое отклонение от номинального значения частоты несущей, подаваемой на демодулятор.

Значение рассчитываем следующим образом:

, (1.33)

где - нестабильность частоты передатчика;

- нестабильность частоты i-го генератора приемника;

- погрешность сопряжения контуров (табл. 1.10);

- число генераторов в приемнике;

- число сопряжений.

Нестабильность и имеют следующие значения:

для радиовещательных станций в диапазоне частот 140…30000 кГц Гц;

для радиовещательных станций с частотной модуляцией в диапазоне частот 30…100 МГц кГц;

для телевизионных станций в диапазоне частот 30…470 МГц кГц;

для связных станций ВМФ в диапазоне частот 140…30000 кГц Гц;

для наземных и подвижных станций в диапазоне 30…470 МГц Гц;

для радиоприемников без специальных мер стабилизации параметров элементов настройки ;

для радиоприемников с температурной стабилизацией параметров элементов настройки

Погрешность сопряжения контуров преселектора и гетеродина приведена в табл. 1.10.

Таблица 1.10

Диапазон	ДВ	СВ	КВ	УКВ
, кГц	0,1…0,8	0,3…1,5	0,5…5	5…50

Реализуемый коэффициент автоматической подстройки частоты определяется соотношением

, (1.34)

где - крутизна характеристики управителя;

- крутизна характеристики различителя (частотного детектора);

- коэффициент усиления усилителя системы АПЧ.

В типовых схемах АПЧ в качестве различителя используется частотный детектор со взаимно расстроенными контурами или дробный частотный детектор, для которых крутизна характеристики будет иметь следующее значение:

.

В качестве управителя используются варикапы или варисторы. В частности для варикапов Д901, Д902:

.

Система АПЧ обеспечивает требуемую точность подстройки, если выполняется условие

. (1.35)

Из этого условия, используя соотношения (1.34) и (1.32), выводим формулу расчета необходимого коэффициента усиления системы частотной автоподстройки:

. (1.36)

В том случае, когда коэффициент системы АПЧ получается большим () и требующим использование в системе АПЧ многокаскадного усилителя, целесообразно применять вместо системы частотной автоподстройки частоты систему фазовой автоматической подстройки частоты, обеспечивающую остаточную расстройку, равную нулю.

Дата добавления: 2015-09-03