Разработка РПУ

     Федеральное агентство по образованию

     Ижевский  государственный технический университет

     Приборостроительный факультет

     Кафедра «Радиотехника» 
 
 
 
 

     ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

     к курсовому проекту по дисциплине

     «Устройства генерирования и формирования сигналов»

     Тема  «Разработка РПУ»

     Вариант 83 
 
 
 
 
 

                                                                                       Выполнил: студент гр. 7-76-2

                                                                                                       Тартынских П.В.

                                                                              Проверил: Осипов Н.И. 
 
 
 

     Ижевск, 2010 г.

 

     Содержание.

     Введение-------------------------------------------------------------------------------------3

1. Техническое задание-------------------------------------------------------------4
2. Анализ технического задания-------------------------------------------------5
3. Расчет усилителя мощности---------------------------------------------------7

1. Расчет выходного каскада-------------------------------------------------7

2. Расчет предоконечного каскада----------------------------------------14
3. Расчет входного каскада--------------------------------------------------20

4. Расчет генератора управляемого напряжением-----------------------26
5. Проектирование усилителя низкой частоты----------------------------38
6. Расчет кварцевого автогенератора----------------------------------------39
7. Проектирование делителя частоты кварцевого автогенератора-42
8. Проектирование устройства установки коэффициента деления-44
9. Проектирование делителя с переменным коэффициентом деления-----------------------------------------------------------------------------45
10. Проектирование фазового детектора и фильтра низких частот--46
11. Проектирование схемы индикации---------------------------------------49
12. Проектирование схемы запуска и делителя напряжения ----------51

     Заключение--------------------------------------------------------------------------------53

     Список  литературы----------------------------------------------------------------------54

 

     

     Введение.

     В данном курсовом проекте по дисциплине «Устройства генерации и формирования сигналов» разработана модель радиопередающего устройства, включающего в себя как  дискретные элементы, так и микросхемы. Проектирование заключалось в синтезе  структурной схемы радиопередающего устройства, затем функциональной схемы, а потом, на основе пройденных этапов и теоретического материала синтезирована  схема электрическая принципиальная. В передатчике, для упрощения  его схемы, используются стандартные  микросхемы, которые позволяют выполнить  целый ряд необходимых функций  в интегральном исполнении, не прибегая к дискретным элементам, что сокращает как массогабаритные параметры, так и увеличивает надежность и простоту радиопередатчика.

 

     

1. Техническое задание.

     Целью курсового проектирования является электрический и конструктивный расчет радиопередающего устройства. Исходные данные к проекту:

     Напряжение  питания              12 В;

     Сопротивление антенны             50 Ом;

     Амплитуда входного сигнала           0,2 В;

     Входное сопротивление   600 Ом;

     Спектр  входного сигнала   300 ¸ 3000 Гц

     Шаг перестройки              10 кГц;

     Диапазон  перестройки по частоте  149¸ 155 МГц;

     Выходная  мощность               4 Вт;

     Диапозон  рабочих температур                   +30 -30⁰С

     Модуляция                                                      ЧМ

 

     

2. Анализ  технического задания.

     Главная задача проектирования РПУ состоит  в выборе наиболее эффективных, с  технической точки зрения, путей  реализации технических условий  на проектируемое устройство. Обычно все содержат указания о назначении и условиях эксплуатации проектируемого передатчика, его мощности, диапазона  рабочих частот, видах модуляции  и т.д.

     Обобщенная  структурная схема передатчика  представлена на рис. 2.1.

     

     Рис. 2.1 Обобщенная структурная схема  РПУ.

     ГУН - генератор управляемый напряжением

     ДПКД - делитель с переменным коэффициентом деления

     ФД - фазовый детектор

     ФНЧ - фильтр нижних частот

     КАГ - кварцевый автогенератор

     УМ - усилитель мощности

     ЧМ - частотный модулятор

     УНЧ – усилитель низкой частоты

     Сигнал  с выхода делителя частоты поступает  на ФД, на который одновременно подается сигнал кварцевого генератора с частотой f₀. Выходное напряжение ФД через ФНЧ воздействует на ГУН, который изменяет частоту. В установившемся режиме   f₀=f_гун/N, где N-коэффициент деления частоты ДПКД. Изменяя коэффициент деления частоты N, можно изменять частоту колебаний на выходе ГУНа: f_гун=f₀*N

     Если  коэффициент дeлeния N может принимать только значения целых чисел, то шаг частоты будет равен f₀. Дальше сигнал подается на УМ.

     Расчет  усилителя мощности

1. Расчет выходного каскада.

     Исходными данными для проектирования усилителя  являются мощность Р , развиваемая в нагрузочной цепи, схема включения прибора, напряжение питания. Они определены при разработке структурной схемы.

     Для выходного каскада возьмем транзистор 2Т920В – предназначен для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты. Схема усилителя мощности представлена на рисунке 3.1.

     

     Рис. 3.1 Схема усилителя мощности.

     Параметры транзистора:

     r_нас=0,25 Ом

     r_б=1 Ом

     r_э=0 Ом

     β=25

     f_т=400 МГц

     Ск=60 пФ

     Сэ=350 пФ

     Lэ=1 нГн

     Lб=2,4 нГн

     Lк=2,4 нГн

     P’_k=20 Вт 

     Расчет  коллекторной цепи.

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  напряжения:

      , где 

     Р₁ – выходная мощность с учетом потерь в цепях согласования 4,8 Вт,

     r_нас=0,25 Ом,

     Е_k=12В – напряжение питания.

     Усилитель мощности работает в режиме «В» с  углом отсечки  .

     Определим коэффициенты Берга:

      ; α₁=0,5; γ₁=0,5; α₀=0.318; γ₀=0.318;

     Тогда:

     

     Максимальное  напряжение на коллекторе U_kmax:

     U_kmax=E_k+U_k1=12В + 11,586В = 23,586 В < U_КЭдоп=36В

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  тока I_k1:

     

     Постоянная  составляющая коллекторного тока I_k0 :

       < I_k0доп=3 A 

     Постоянные  составляющие базового и эмиттерного  токов:

     

     Максимальная  величина коллекторного тока I_kmax:

     

     Мощность  потребляемая от источника питания  Е_k:

     

     КПД коллекторной цепи:

     

     Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

     

     Сопротивление коллекторной нагрузки:

     

     Расчет  входной цепи транзистора.

     Предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами по РЧ включают резистор Rд, сопротивление которого определяется:

     

     Сопротивление резистора Rд согласно ряду Е24 выберем равным 27 Ом.

     R_Д=27 Ом

     Амплитуда входного тока:

      ,

     где:

     

     Максимальное  обратное напряжение на эмиттерном переходе: 

      <U_БЭmax=4 B.

     Определим напряжение смещения на эмиттерном переходе:

     

     Расчет  эквивалентной схемы  транзистора.

      Рассмотрим эквивалентную схему  входного сопротивления транзистора

     Рис. 3.2  Эквивалентная схема входного сопротивления.

     

     

     

     

     

       

       

     Мощность  возбуждения:

     

     Коэффициент усиления по мощности:

     

 

     

     Расчет  блокировочных элементов.

     

     Выбираем  стандартные значения блокировочных  элементов из ряда Е24.:

     R₁ = 51 Ом

     C₁ = 1 нФ

     L₁ = 0,15мкГн 

     Расчет  цепи согласовании между  выходным каскадом УМ и антенной.

     

     Рис. 3.3 П-образная цепь согласования.

     R₁ = R_эквном = 13,982 Ом

     R₂ = 50 Ом

      

     

     

     

     

     

       
 
 
 

     

     Из  ряда: L₃ = 24нГн; C₁ = 75 пФ; C₂ = 51 пФ; C₃ =15 пФ.  

 

     

2. Расчет  предоконечного каскада.

     Исходными данными для проектирования усилителя  являются мощность Р , развиваемая в нагрузочной цепи, схема включения прибора, напряжение питания. Они определены при разработке структурной схемы.

     Для выходного каскада возьмем транзистор 2Т922А – предназначен для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты. Схема усилителя мощности представлена на рисунке 3.4.

     

     Рис. 3.4 Схема усилителя мощности.