Расчет принципиальной схемы УКВ ЧМ стереофонического вещания

4. Расчет принципиальной схемы

4.1. Входная цепь

            Дано: Rа = 75 Ом, fmin = 88 МГц, fmax = 108 Мгц, dэ = 0,0145, Rвх = 500 Ом,

Еа = 25 мкВ

Расчет:

            Из таблицы [5] выбираю для МГц:

d₀ = 1 / Q₀ =1 / 250 = 0,004 , C₀ = 6 пФ , С_{cx max} = 48,744 пФ.

Определяю коэффициенты включения антенны и УРЧ:

.

Определяю индуктивность контура:

 мкГн

Для нахождения коэффициента передачи входной цепи найду:

мСм

мСм

Выбираю максимальную и минимальную емкость варикапа, исходя из условия резонанса на минимальной и максимальной частоте рабочего диапазона.

С_max = 50 пФ, С_min = 30 пФ.

На входе УРЧ, с учетом входной цепи, действует напряжение:

мкВ.

Uвх Uвых VD1 L1 С1 R1 R2

25 мкВ 21,79 мкВ КВ132 0,0662 мкГн 4-15 пФ 50 кОм 100 кОм

4.2. Усилитель радиочастоты

            Преобразую выходное сопротивление микросхемы (Rвых = 50000 Ом, Свых = 9пФ)

до 100 Ом чисто активного сопротивления. Для этого я воспользуюсь П-образной схемой согласования.

            Элементы согласующей цепи:

С`1 = 358,8 пФ , С2 = 16,1 пФ , L3 = 0,1731 мкГн

Пересчитаю С`1, с учетом выходной емкости: С1 = С`1-Свых = 358,8-9 = 349,8 пФ

Контур аналогичен входной цепи, с коэффициентами включения: m = 0,142 , n = 0,116 , и коэффициентом передачи К₀ = 0,8.

            Коэффициент усиления микросхемы:

            Общий коэффициент передачи:

            На вход смесителя поступает:

мВ

Uвх Uвых DA1 С4 С5 С6 VD2 L2 L3 R3 R4

21,79 мкВ 5,4 мВ 235УВ1А 360 пФ 16 пФ 4-15 пФ КВ132 0,1731 мкГн 0,0662 мкГн 50 Ом 100 Ом

4.3. Смеситель и гетеродин

            Основываясь на методику [3], рассчитываю фильтр сосредоточенной избирательности:

            Дано: fп = 10,7 МГц , П = 193 кГц , fск = 373 кГц , Secк = 64 дБ , Seп = 6 дБ

                        Rвых смес = 15 кОм , W0 = 15 кОм . 

Решение:

            Мне необходимо для реализации селективности по соседнему каналу иметь 5 контуров.

            При этом числе контуров у меня Seск = 70 дБ, а коэффициент передачи фильтра

Kф = 0,4 .

            Коэффициенты включения: m = 1 , n = 0,183

            Коэффициент передачи микросхемы: ,

            А общий коэффициент усиления:

Uвх Uвых DA2 C9 VD3 R5 R6 L4 L5 L6 L7 L8 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20

5,4 мВ 43,2 мВ К2ЖА241 4-15 пФ КВ132 50 Ом 100 Ом 0,091 мкГн 0,182 мкГн 0,182 мкГн 0,182 мкГн 0,091 мкГн 47 пФ 1 пФ 91 пФ 1 пФ 91 пФ 1 пФ 91 пФ 1 пФ 47 пФ

4.4. Усилитель промежуточной частоты, ограничитель, детектор

            Ограничитель начинает срабатывать при 60 мкВ, а на входе у меня действует сигнал с амплитудой в 43,2 мВ (при Еа = 25 мкВ), а значит, если учитывать динамический диапазон, микросхема будет работать в неоптимальном режиме и, возможно, она будет пробита. Для того, чтобы это не произошло, ставлю перед усилителем гасящую схему, которая снизила бы входную амплитуду до 56 мкВ.

            Применяю П-схему:

Ом

Ом

кОм

Uвх Uвых DA3 R9 R10 R11

43,2 мВ 160 мВ К174ХА6 510 Ом 200 кОм 510 Ом

4.5. Стереодекодер

            Стереодекодер включается по типовой схеме включения.

            При входном сигнале с амплитудой 160 мВ, обеспечивается устойчивое включение режима «стерео», но даже если на входе стереодекодера будет действовать сигнал с амплитудой меньше 100 мВ, прием будет осуществляться в режиме «моно».

Uвх Uвых DA4

160 мВ 220…350 мВ K174XA14

4.6. Усилитель низкой частоты

            Предварительного усиления сигнала, для оптимальной работы усилителя мощности, не требуется.

            Микросхема включается по типовой схеме включения.

            Микросхема требует ОБЯЗАТЕЛЬНО теплоотвод и обеспечивает в нагрузке 8 Ом выделение мощности 1,5 Вт.

Uвх Pвых Rн DA5 DA6

220…350 мВ 1,5 Вт 8 Ом К174УН5 К174УН5

4.7. Автоматическое регулирование усиления

Для реализации заданной глубины регулировки в моем приемнике, можно использовать возможность регулирования усиления линейной части за счет усилителя радиочастоты и ограничителя, стоящего после УПЧ.

            Проверю, достаточно ли одного ограничителя:

            Микросхема К174ХА6 может обеспечить ограничение амплитуды, действующей на входе УПЧ в полосе от 60 мкВ до 50 мВ. Так как я обеспечил на входе УПЧ 56 мкВ, при действии на входе приемника 25 мкВ (U_1MIN), то при максимальной амплитуде

мВ,

действующей на входе приемника, за счет предыдущих каскадов, я получу на входе УПЧ напряжение 31,492 мВ (U_2MAX). Как видно, что при действии такого напряжения на входе УПЧ, ограничитель хорошо справляется с поставленной задачей, и выдает на выходе микросхемы 160 мВ.

            Следовательно, в моем приемнике можно не применять дополнительную регулировку усиления в УРЧ. 

            В моем приемнике АРУ обеспечивается за счет ограничителя.

4.8. Вторичные источники питания

            Приемник требует следующие напряжения питания:

                                               235УВ1А       6 В

                                               К2ЖА241       4 В

                                               К174ХА6       12 В

                                               К174ХА14     12 В

                                               К174УН5       12 В

                                               Варикап управляется 1…10 В

Для обеспечения этих напряжений, я применяю вторичные источники питания, на которые я подаю опорное напряжение 12 В, тем самым я обеспечиваю питанием всю 174-ую серию.

            В качестве вторичного источника питания я выбираю микросхему К142ЕН1.

Ее типовое включение и принципиальная схема изображены в приложении 6.

            Эта микросхема может выдавать 3…12 В, в зависимости от значения параметров  “нависных” элементов. Одной микросхемой я обеспечиваю 4 В, а 6 В - я получаю путем создания делителя напряжения.

4.9. Расчет разделительных конденсаторов

Разделительные конденсаторы выбираем из условия их малого сопротивления на рабочей частоте : , где Rвх - входное сопротивление следующего каскада.

Следуя этой формуле, я получаю:

С3 С8

0,01 мФ 0,01 мФ

На этом расчет приемника закончен.

4.10. Сводная таблица данных по приемнику:

Звено	Характеристики	Примечание
Входная цепь	fmin=88МГц, fmax=108МГц, Seпп=55дБ, Seзк=28дБ, К0=0,8716	Одноконтурная, электронная перестройка контура
УРЧ	Seпп=55дБ, Seзк=28дБ, К0=247,8	235УВ1А, электронная перестройка контура
Смеситель + гетеродин	Seск=70дБ, fпр=10,7МГц, fmaxгетер=97,3МГц, fminгетер=77,3МГц К0=8	К2ЖА241, электронная перестройка частоты, АПЧ
УПЧ, ограничитель, детектор	Uвых=160мВ	К174ХА6
стереодекодер	Uвых=220…350мВ	К174ХА14
УНЧ	Rвых=8Ом, Pвых=1,5Вт	2 х К174УН5