Разработка РПУ

     Емкость варикапа в режиме молчания:

     С’_вmax = 8 пФ 

     Дополнительная  нестабильность напряжения на варикапе: 

     Амплитуда модулированного напряжения: 

     Амплитуда ВЧ напряжения: 
 

     Емкость делителя: 

     Емкость С₃ и варикапа: 

     Расчетная девиация частоты: 

     Расчетное значении крутизны проходной характеристики: 

     Расчетное значении коэффициента управления частотой: 

     Расчетное значение коэффициента включения варикапа: 

     Емкость связи: 

     Емкость контура С₃: 

     Индуктивность контура L₃: 

     Напряжение  на конденсаторе С_св: 

     Напряжение  на конденсаторе С₃: 

     Напряжение  на индуктивности L₃: 

     Напряжение  на емкостном делителе: 

     Контурный ток: 

     Добротность нагруженного контура: Q_наг = 50

     Эквивалентное сопротивление нагруженного контура: 

     Сопротивление нагрузки в цепи коллектор-эмиттер: 

     Максимально допустимая колебательная мощность АГ 

     Расчет  режима по переменному току:

     Исходя  из допустимой мощности автогенератора, выбираем маломощный транзистор КТ3102А. Его параметры следующие:

     β=160

     f_т=300 МГц

     С_к=6 пФ

     С_э=18 пФ

     P’_k=0,25 Вт

     τ_ос = 60 пс

     U_кmax = 50 В

     U_эб = 5 В

     I_кmax = 0,1 А

     Е_отс = 0,7В

     С_ка = С_к/2 = 3 пФ

     r_б = τ_ос/ С_ка = 20 Ом

     f_β = f_т/ β = 300 МГц/160=1,87 МГц

     f₀ = 152 МГц

     f₀ > 0,5* f_β  => необходима коррекция цепи.

     Расчет  корректирующей цепи: 
 
 

     R_кор < R_кз => условие выполняется, тогда корректирующая емкость рассчитывается по формуле: 

     Из  ряда Е24 выбираем значения для корректирующих элементов:

     С_кор = 20 пФ

     R_кор = 15 Ом

     Крутизна  проходной характеристики: 

     Угол  отсечки: θ=70⁰ 
 
 
 
 
 
 

     Составляем  уравнения для  ВЧ напряжения на базе  с учетом сопротивлений  емкостей делителя С1 и С2, напряжения на нем и решаем систему уравнений в программе MathCad. 

     Система уравнений: 

     Решив эту систему уравнений в программе MathCad получим: 
 

     Коэффициент обратной связи: 
 

     Расчет  режима по постоянному  току:

     Задаем  падения напряжений:

     U_кэ = 7 В

     U_э = 2 В

     Е_к = 9 В

     U_бэ = 0,7 В

     Ток базы: 

     Ток делителя базы: 

     Сопротивление базового делителя: 

     Напряжение  базы: 

     Расчет  сопротивлений R₁ и R₂: 
 

     Сопротивление эмиттера: 

     Потребляемая  мощность: 

     Мощность  рассеяния: 

     Коэффициент усиления по мощности: 

     Расчет  колебательной системы. 
 

     Добротность катушки: Q_L = 50 

     Характеристическое  сопротивление катушки: 

     Рассчитаем  индуктивность: 

     Рассчитаем  суммарную емкость контура: 
 
 

     Расчет  емкостей С₁ и С₂: 
 

     Расчет  емкости С₃: 
 
 
 

     Расчет  варикапа для перестройки по диапазону.

     f_max = 155 МГЦ

     f_min = 149 МГц 

     Выбираем  варикап КВ109В. Его параметры следующие:

     С_в0 = (8..16) пФ;

     Е₀ = 4В;

     Е_ϕ = 0,7 В;

     n = 0,5 (показатель «резких» переходов);

     Е_доп = 25 В;

     Q_в = 160.

     Задаем  управляющее напряжение:

     U_min = 3 В; U_max = 9 В;

     Рассчитываем  max и min емкость варикапа: 
 

     Составляем  уравнения для  минимальной и  максимальной суммарной емкости  контура с учетом варикапа С_в и емкости связи C_св  и решаем систему уравнений в программе MathCad. 
 
 
 

     Ориентировочные значения: С₃ = 40 пФ, С_св = 10 пФ. 

     Решив данную систему уравнений в программе MathCad, получим: 
 

     Из  ряда Е24 выбираем номинальные значения элементов схемы:

     С1 = 150 пФ

     С2 = 240 пФ

     С3 = 20 пФ

     Ссв1 = 12 пФ

     Ссв2 = 2,4 пФ

     R1 = 10 кОм

     R2 = 4,3 кОм

     Cкор = 20 пФ

     Rкор = 15 Ом

     L3 = 0,075 мкГн

     R_э = 200 Ом 

     Расчет цепей питания и блокировочных элементов.

     Расчет  блокировочных элементов в цепи коллектора:

     

     В цепи базы: 
 
 

     В цепи U_фапч: 
 

     В цепи U_мод: 
 
 
 
 
 
 

     Выбираем  стандартные значения блокировочных  элементов из ряда Е24.:

     С_кбл = 1 нФ                 C_кр = 130 пФ                   С_р = 130 пФ

     C₂ = 1 нФ                    L_бл1 = 1 мГн                 R₃ = 510 Ом

     L_к = 0,91 мкГн              L_бл2 = 1 мГн                  R₄ = 680 Ом

   В качестве цепочек согласования между  ГУН и предоконечным усилителем, а так же между ФД и ГУН ставим буферный усилитель: AD8041- монолитный буферный усилитель (БУ), обеспечивающий большую скорость нарастания, широкую полосу пропускания и большой выходной ток с комплементарным выходом.

      Используется для исключения  влияния низкоомной нагрузки  на источник с высоким выходным  сопротивлением (на практике —  входное сопротивление операционного  усилителя: от 1 MОм до 10 TОм) Малое  выходное сопротивление и большой  выходной ток обеспечивает работу  БУ на низкоомные нагрузки, что  позволяет использовать AD8041 в НЧ и ВЧ усилителях.

     Малый фазовый сдвиг позволяет  использовать AD8041 в выходных каскадах ВЧ усилителей, охваченных обратной связью.

       Буферный усилитель изготавливается  в ДИП корпусе 2101.8 - 7   

     Макс. напр. пит., В 5, ±5

     Ток питания (без нагрузки), мА 5.2

     Коэффициент усиления по напряжению (без ОС), дБ 99

     Ослабление  синф. сигнала, дБ 80

     Макс. вх. напр. смещения, мВ 7

     Макс. вх. ток смещения, мкА 3

     Выходной  ток, мА 50

     Полоса  пропускания, -3 дБ Bandwidth, МГц 160

     Время установления 0.1%, нс  50

     Нараст. вых. напр, В/мкс 140

     

     Рис. 4.2    Буферный усилитель AD8041

 

     

4. Проектирование  усилителя низкой частоты.

     Данный  усилитель предназначен для усиления слабого входного сигнала и подачи его на ГУН.

     Усилитель построим на основе операционного усилителя  К1401УД1. Напряжение питания для ОУ 12 В.

     

     Рис. 5.1 Схема усилителя низкой частоты  на ОУ К1401УД1.

     Напряжение  входного сигнала: U_вх = 0,2В

     Амплитуда модулирующего напряжения: U_мод = 0,07 В.

     Расчет  УНЧ на ОУ сводится к расчету номиналов  R1 и R2. 
 

     Предположим что R1 = 10 кОм, тогда R2 = 25 кОм.

     Сопротивления R3 и R4 возьмем равными 1,2 кОм.

     Емкость С1 = 5,1 мкФ.

 

5. Расчет кварцевого автогенератора.

     Расчет  кварцевого генератора осуществим на транзисторе. Для этого выбираем маломощный транзистор КТ306А.

     

     Рис. 6.1 КАГ схема электрическая принципиальная.

     Параметры транзистора КТ306А:

                                                  

                                                           

                                                         

                                                 

                                                                

                                                                 

     Расчет  сопротивления эмиттера:

 

     Расчет  базового делителя: 

  
 
 
 
 
 
 

     Расчет  емкостей и индуктивности схемы: 
 
 
 
 
 
 

     Принимаем коэффициент обратной связи равным: 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчет  рассеиваемой мощности: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Из  ряда Е24 выбираем номинальные значения реальных элементов:

     R₁ = 620 Ом

     R₂ = 2 кОм

     R₃ = 4,3 кОм

     C₁ = 820 пФ

     C₂ = 910 пФ

     C₃ = 270 пФ

     C₄ = 150 пФ

     L_бл = 22 мкГн

 

     

6. Проектирование  делителя частоты  кварцевого автогенератора.

 

     Частота кварцевого генератора 1 МГц. Частота на фазовом детекторе, идущая от ДПКД равна шагу перестройки 10 кГц.

     Необходимо  разделить частоту кварцевого генератора, чтобы получить 10 кГц.

     Коэффициент деления 

     Ставим  3 декадно-асинхронных счетчика К531ИЕ14 для обеспечения коэффициента деления на 500.

     Микросхема  К531ИЕ14 – декадный асинхронный счетчик пульсаций. Он состоит из делителя на 2 (выход Q0) и делителя на 5 (выходы Q1-Q3). Оба делителя имеют отдельные тактовые входы (вывод 8) и (вывод 6). Нагрузочная способность выхода Q0 повышена, т.к. к нему дополнительно присоединяют вход .

     Состояния счетчика меняются по отрицательному перепаду тактового импульса. Из-за внутренних задержек переключения триггеров  состояния выходов не могут устанавливаться  строго одновременно. Как и для  других асинхронных счетчиков, подключаемый к выходам дешифратор должен иметь  разрешение по выходу, чтобы не передавать в шину данных ложные коды, которые  могут возникнуть при смене внутреннего  кода.