Коливальний контур підсилювача проміжної частоти

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет радіоелектроніки

Кафедра ПЕЕА

РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

До КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

з дисципліни: Елементна база ЕА

на тему: Коливальний контур підсилювача проміжної частоти

Виконав

Перевірив

Харків 2009

Зміст

Введення

1. Аналіз технічного завдання

2. Аналіз аналогічних конструкцій

3. Розрахунок електричних і конструктивних параметрів

4. Опис конструкцій за складального креслення

Висновки

Список використаної літератури

Введення

Основним вузлом сучасного радіоприймача є підсилювач проміжної частоти (ППЧ). Він забезпечує основне посилення приймача, його смугу пропускання і частотно-виборчі властивості. Експлуатаційні властивості радіоприймального пристрою істотно залежать від властивостей його УПЧ. Повна оцінка УПЧ може бути виконана тільки при спільному обліку комплексу його якісних показників, основними з яких є:

номінальна проміжна частота;

ступінь посилення корисного сигналу;

смуга пропускання частот;

частотна вибірковість;

стаціонарність якісних показників.

Крім перерахованих часто використовують інші показники, які залежно від завдань, що виконуються радіоприймальних пристроєм, можуть набувати істотне значення. До них відносять: ступінь нерівномірності резонансної кривої, коефіцієнт шуму, габарити, вагу, вартість і ін

У каскадах УПЧ використовується властивість коливального контуру трансформувати напруги, струми, активні і реактивні провідності.

У даному курсовому проекті буде розрахований коливальний контур УПЧ. В аналізі технічного завдання потрібно звернути увагу на те, що відповідно до умов експлуатації РЕА конструкція елементів коливального контуру повинна забезпечувати надійну роботу протягом заданого часу експлуатації. При аналізі конструкції необхідно підібрати конструкцію, яка б відповідала умовам технічного завдання. У розрахунку котушки індуктивності будуть визначені параметри конструкції та її елементів.

1. Аналіз технічного завдання

Вихідні дані:

1. Робоча частота: 33 МГц.

2. Забезпечити підстроювання резонансної частоти на ± 5%

Річний випуск: 50000 шт.

Вибір додаткових параметрів.

Так як проектований коливальний контур передбачається використовувати в побутовій апаратурі, вибираємо такі додаткові параметри:

1. Значення кліматичних факторів зовнішнього середовища

при експлуатації та випробуваннях.

Виконання вироби - УХЛ.

Категорія розміщення виробу - 4.1

2. Значення температури повітря при експлуатації, 0 С.

Робочі:

верхнє значення + 25;

нижнє значення + 10;

середнє значення + 20.

Граничні робочі:

верхнє значення + 40;

нижнє значення + 1.

Відносна вологість: 80% при 25 0 С.

3. Механічні дії.

1) вібростійкість:

частота: 150Гц;

прискорення: 2 g.

2) ударостійкість:

тривалість ударного імпульсу: 16 мс;

прискорення: 10 g;

число ударів, не менше: 20.

3) Ударостійкість обладнання:

тривалість ударного імпульсу: 16 мс;

прискорення: 10 g;

загальне число ударів, не менше: 10 3.

4) теплотривкість:

робоча температура: 40 0 С;

гранична температура: 55 0 С.

5) холодостійкість:

робоча температура: - 10 0 С;

гранична температура: - 40 0 С.

6) Вологостійкість:

вологість: 93%;

температура: 25 0 С.

4. Економічні показники.

Річний випуск - 50000 шт. Вибираємо масове виробництво, тобто на одному робочому місці буде виконуватися одна операція. Кваліфікація робочого буде низька, отже, ціна виробу буде мінімальна.

Котушка індуктивності, що входить до складу коливального контуру УПЧ буде експлуатуватися в побутової радіоелектронної апаратури, яка працює в житлових приміщеннях - категорія розміщення КР-4.2

2. Аналіз аналогічних конструкцій

Котушки індуктивності в залежності від їх призначення можна розділити на три групи: а) котушки контурів, б) котушки зв'язку і в) дроселі високої частоти. Котушки контурів можуть бути з постійною індуктивністю і змінною індуктивністю (варіометра).

За конструктивною ознакою котушки можуть бути розділені на одношарові і багатошарові, екрановані і неекрановані, котушки без сердечників і котушки з магнітними або немагнітними сердечниками, циліндричні, плоскі і друковані.

Властивості котушок можуть бути охарактеризовані наступними основними параметрами; індуктивністю, допуском індуктивності, добротністю, власною ємністю і стабільністю.

У даному курсовому проекті буде розрахована одношарова котушка індуктивності, екранована від зовнішніх впливів із циліндричним сердечником зі карбонільного заліза, що переміщається усередині каркаса.

Головна частина конструкції, що визначає електромагнітну основу котушки індуктивності - сердечник і обмотка з ізоляцією, складові разом котушку.

У сердечнику броньового типу обмотки розташовуються усередині центрального стрижня, що спрощує конструкцію котушки, забезпечує більш повне використання його вікна і частковий захист обмотки від механічних впливів. Недолік - підвищена чутливість до впливу полів низької частоти.

При використанні сердечників стрижневого типу спрощується процес підстроювання котушки, зменшується товщина намоток.

Це так само сприяє зниженню індуктивності розсіювання, витрат дроту і збільшує поверхню охолодження.

Кільцеві сердечники дозволяють повніше використовувати магнітні властивості матеріалу і створюють дуже слабке поле, але через складність виготовлення обмоток не отримали широкого розповсюдження.

Аналоги

Переваги

Недоліки

З броньовим сердечником

менше розміри, магнітне поле, власна ємність; вище добротність

більше вага і габарити

З магнітним осердям

висока стабільність

низька індуктивність і добротність

З немагнітним сердечником

менше число витків, висока добротність і менше розмір

низька стабільність параметрів котушки

Екрановані

менший вплив зовнішніх сил

нижче індуктивність, добротність, висока власна ємність

Секціонованими

відносно висока добротність, низька власна ємність

складність виконання каркасу

Одношарова

висока добротність і стабільність

собств. ємність вище, ніж у багатошарових

3. Розрахунок електричних і конструктивних параметрів

Проектований коливальний контур складається з конденсатора і котушки індуктивності.

Скориставшись формулою Томпсона, знайдемо індуктивність котушки контуру:

(3.1)

L = 2,3 мкГн, С = 10 пФ.

Вихідні дані для розрахунку:

D c = 3 мм; D k = 5 мм; l н = 6мм; l c = 10 мм.

Смуга пропускання проектованого контуру 3,4 МГц.

Вивчивши конструкції підсилювачів проміжної частоти, встановив, що для частот 30-34 МГц застосовують конденсатори ємностей 5 і 10 пФ. Конденсатор вибираю з числа стандартних конструкцій, керамічний одношаровий КД-1, ємністю 10 пФ. Допустиме відхилення ємності від номінального відхилення за ГОСТ 9661-73 ± 0,5 пФ. Група температурної стабільності М750, що відповідає -700 * 10 -6 град -1. Категорія по температурі 3 (-60 ... +85 ° С).

Робочий діапазон температур - +20 ... +75 ° С.

Температурний коефіцієнт частоти ТК f в даному діапазоні дорівнює

ТК f = D f / D T * f, (3.2)

де D T = Т мах-Т к = 75 - 20 = 55 ° С - робочий діапазон температур;

D f - половина смуги пропускання;

f - робоча частота.

ТК f =

Вихідний коефіцієнт індуктивності ТК L може бути знайдений з виразу:

ТК f = ТК L + ТКС, (3.3)

де ТКС-температурний коефіцієнт ємності конденсатора.

Звідси

ТК L = ТК f-ТК C = 9,36 * 10 -4 + 7 * 10 -4 = 16,36 * 10 -4 град -1

Індуктивність одношарової котушки визначаємо за формулою:

(3.4)

де L - індуктивність, D - діаметр котушки, L 0 - поправочний коефіцієнт.

Сердечник збільшує індуктивність котушки в m з раз:

L б. з. = L c / m з (3.5)

Звідси випливає: L б. з = 1,54 мкГн

Тепер необхідно визначити вплив екрану на індуктивність котушки:

Для усунення паразитних зв'язків, обумовлених зовнішнім електромагнітним полем котушки, і впливу на котушку навколишнього простору її екранують, тобто поміщають в замкнутому металевому екрані.

Під впливом екрану змінюються параметри котушки: зменшуються індуктивність і добротність, збільшується власна ємність. Зміна параметрів котушки тим більше, чим ближче до її витків розташований екран. Індуктивність екранованої котушки (одношарової або тонкої багатошарової) можна визначити за графіком (рис.1.1).

Рис.1.1 - Визначення індуктивності екранованих котушок.

Тут по горизонтальній осі відкладено відношення довжини намотування до її діаметра, по вертикальній - відношення індуктивності екранованої котушки до індуктивності тієї ж котушки без екрану. На графіку наведено криві для різних співвідношень між діаметром екрану D е і діаметром котушки D. Якщо екран прямокутної форми, при розрахунку користуються еквівалентним діаметром, рівним напівсумі діаметрів вписаного і описаного кіл. Оскільки екран буде прямокутним, із стороною, яка дорівнює 12 мм, то D е = 13,5 мм.

Екрани для високочастотних котушок індуктивності виготовляють з міді або алюмінію товщиною не менше 0,1-0,13 мм. Часто екрани високочастотних котушок індуктивності забезпечені отворами для обертання осердя або зміни положення однієї з індуктивно пов'язаних котушок. У цих випадках отвори повинні бути мінімальними за розміром.

Т. до ставлення D е / D до = 2,7 то з малюнка 3.1 видно, що співвідношення індуктивності екранованої котушки до індуктивності тієї ж котушки без екрана дорівнює одиниці. Отже екран не вносить змін до індуктивність котушки.

Тепер з формули 3.4 виведу формулу для розрахунку кількості витків котушки:

(3.6)

Підставивши у формулу 1.5 всі значення отримала N = 22 витка.

Розрахунок граничного відхилення індуктивності.

Для знаходження допустимого відхилення індуктивності від номінального скористаємося допуском на ємність конденсатора.

Розрахунок оптимального діаметра проводу зводитися до визначення допоміжного коефіцієнта:

(3.7)

(3.8)

де N - кількість витків;

К - коефіцієнт для розрахунку опору котушки;

D - діаметр котушки, см;

z '= 217, y = 0.32. При 0,3 <y <2000 z опт перебувати за формулою:

(3.9)

z опт = 3.21

Оптимальний діаметр проводу буде дорівнює:

d опт = z опт / z '= 0,026 см = 0,26 мм.

Це значення співпадає зі стандартним поруч діаметрів. Припускаючи використання обмоточного дроту ПЕЛ, приймаємо діаметр по ізоляції d 0 = 0,26 мм.

Коефіцієнт нещільності a при цьому дорівнює 1,25.

Визначаємо фактичну довжину намотування:

l = a d 0 (N -1), (3.10)

де d 0 - діаметр проводу з ізоляції, мм;

N - число витків.

l = 6,825 мм.

Втрати котушки:

Активний опір котушки складається з опору дроти струму високої частоти, опору, що вноситься діелектричними втратами в каркасі, опору, що вноситься власною ємністю, і опорів, що вносяться втратами в екранах, сердечниках і т.п. Значення тієї чи іншої доданка визначається частотою. На довгих хвилях опір котушки в основному визначається активним опором дроти струму високої частоти; на коротких хвилях значний вплив можуть надавати діелектричні втрати. Розглянемо визначення доданків повного активного опору котушки.

r = r f + D r е. + r c, (3.11)

де r f - опір котушки току високої частоти, Ом;

D r е - опір, внесене екраном, Ом;

r c - опір, внесене сердечником, Ом;

Опір котушки току високої частоти визначається за формулою:

, (3.12)

де r f - опір проводу котушки току високої частоти при частоті f;

d - діаметр проводу без ізоляції, см;

D - діаметр одношарової котушки або зовнішній діаметр багатошарової котушки, см;

Такі параметри як опір внесене екраном і опір внесене сердечником дуже малі через невеликі габарити котушки, отже, ними можна знехтувати.

Таким чином, опір котушки r = 1,275 Ом.

Розрахункову добротність котушки можна знайти за формулою:

Q = wL / r, (3.13)

де w = 2 p f - циклічна частота, рад / с; L - індуктивність котушки, що враховує вплив сердечника і екрану, Гн; r - повний опір котушки, Ом.

Чисельне значення добротності дорівнюватиме Q = 59.5

Температурна стабільність котушки:

Розглянемо температурну стабільність індуктивності котушки. Загальний ТК L визначається спільною дією декількох факторів:

a L = a Г + a В + a З + a е + a З (3.14)

де a Г - геометрична складова ТК L; a В - складова, викликана дією струму високої частоти; a Со - складова, викликана зміною власної ємності; a е - складова, викликана впливом екрану; a С - складова, викликана впливом сердечника.

Формула для знаходження геометричною складовою має вигляд:

(3.15)

де a D - ТКЛР діаметра (матеріалу проводу), град -1; a l - ТКЛР довжини (матеріалу каркаса), град -1; k - коефіцієнт, що залежить від ставлення l / D, k = 0,4.

a Г = 22,2 * 10 -6 град -1

Величину a В можна оцінити скориставшись формулою:

(3.16)

де n - коефіцієнт, рівний для котушок з круглим дротом 2000;

Q - розрахункова добротність котушки. Підставляємо значення і отримуємо:

a В = 2000/59, 5 = 33,6 * 10 -6 град -1.

Ємнісна складова буде дорівнює:

a З = (a ек + a D) * (3 h D 3 / (D c 3 - h D 3)), (3.18)

де a ек - ТКЛР матеріалу екрана, град -1; h - коефіцієнт, що залежить від ставлення l / D котушки, h = 1,2 [1]; D е - діаметр екрану, мм; D - діаметр каркаса, мм; a D - ТКЛР діаметра, град -1.

a С = - 45,9 * 10 -6 град -1.

Складова ТК L, що враховує вплив екрану:

a е = (a серд + a D) * (3 h D 3 / (D з 3 - h D 3)), (3.19)

де a серд - ТКЛР матеріалу екрана, град -1; h - коефіцієнт, що залежить від ставлення l / D котушки, h = 1,1 [1]; D с - діаметр екрану, мм; D - діаметр каркаса, мм; a D - ТКЛР діаметра, град -1.

a е = 3,17 * 10 -6 град -1.

І загальний ТК L буде дорівнює:

a L = 13,07 * 10 -6 град -1.

Визначення власної ємності котушки

Власну ємність визначаємо за формулою:

(3.20)

k = 0.5; k 1 ≈ 1

Для даної котушки С 0 ≈ 0,25 пФ

Припускаючи намотування на гладкий каркас з пластмаси, у якої ε = 7 і

tg δ = 1,5 * 10 -2, (3.21)

пФ

4. Опис конструкцій за складального креслення

Проектований коливальний контур підсилювача проміжної частоти складається з однієї складальної одиниці, трьох деталей і одного стандартного виробу.

Каркас (поз.1). Виконується з пластмаси ВХ1-090-34

ПАСПОРТ:

Коливальний контур призначений для роботи в УПЧЗ приймача:

Технічні характеристики:

Робоча частота контуру, МГц 33

Індуктивність котушки, мкГн 2,3

Граничні відхилення індуктивності при настройці ± 5%

Добротність контуру, не гірше 60

Діапазон робочих температур, ° С +20. +85

Власна ємність контуру, пФ0, 49

Термін експлуатації не менше, міс. 24

Контур необхідно зберігати в сухому місці при температурі не нижче +15 ° С і не вище +85 ° С. Важливою умовою зберігання також є відсутність агресивних середовищ щоб уникнути корозії тих чи інших елементів конструкції.

Висновки

У ході виконання даного курсового проекту ознайомилася з методикою розрахунку коливального контуру підсилювача проміжної частоти. Засвоїла принцип розрахунку на прикладі даного коливального контуру.

У спроектованому коливальному контурі існує ряд недоліків. Даний коливальний контур має слабку температурну стійкість, але це можна усунути, зробивши вентиляційні отвори в екрані, однак це спричинить за собою зниження герметичності і стабільності електричних параметрів котушки індуктивності.

Сердечник котушки індуктивності, виконаний з карбонільного заліза, володіє високою вартістю, але має стабільні параметри у використовуваному діапазоні частот спроектованого коливального контуру. Для зниження вартості котушки можна використовувати мідний або латунний сердечник.

Використовуваний для намотування провід має ізоляцією, не стійкою до механічних впливів.

Матеріал, обраний для каркаса володіє високою діелектричною проникністю, що знижує добротність, але у цієї пластмаси малий тангенс кута діелектричних втрат на високих частотах.

Забезпечення широкої смуги пропускання, яка становить одиниці мегагерц, виключає застосування в УПЧ коливальних контурів високої добротності, але бажано, щоб вона досягала близько ста.

Загалом, конструкція спроектованого коливального контуру підсилювача проміжної частоти відповідає вимогам технічного завдання і може бути віддана на виробництво.

Список використаної літератури

  1. Волго В.А. Деталі й вузли радіоелектронної апаратури. М., 1967, 544 с.

  2. Світенко В.М. Електрорадіоелементи: Курсове проектування: Навчальний посібник для вузов.М., 1987, 207 с.

  3. Ричіна Т.А. Електрорадіоелементи. М., 1976, 336 с.

  4. Довідник конструктора РЕА. Загальні принципи конструювання / під ред. Варламова А.П. - М., 1980, 341 с.

  5. Трещук Р.М. та ін Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої. К., "Наукова думка", 1988, 800 с.

  6. Симонов Ю.Л. Підсилювачі проміжної частоти. М., "Радянське радіо", 1973, 384 с.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
45.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Розробка транзисторного підсилювача проміжної частоти радіолокаційного сигналу
Коливальний контур
Підсилювач проміжної частоти робоча частота 33 МГц річний випуск 50000 шт
Проектування підсилювача низької частоти
Розрахунок многочастотного підсилювача низької частоти
Розрахунок підсилювача напруги низької частоти
Технологія складання і монтажу виробничого процесу підсилювача низької частоти
Розрахунок параметрів і режимів роботи транзисторних каскадів підсилювача низької частоти
Розр т техніко економічних показників роботи цеху з виробництва підсилювача низької частоти з програмою
© Усі права захищені
написати до нас