Контрольно -корегувальна станція

ППЧ зі змішаною схемою представляє  собою об’єднання підсилювача з  ДСФ та каскаду з одиночним  контуром. Він об’єднує переваги ППЧ  з одиночними контурами , настроєні  на три частоти, та незначні викривлення  АЧХ при випадковій розстройці  контура.

По величині відносної  ширини смуги пропускання їх поділяють  на вузькосмугові та широкосмугові. ППЧ з відносною смугою пропускання , що не перевищує 0,05, умовно вважають вузькосмуговими, а з більшою – широкосмуговими.

У ППЧ з розподіленою вибірковістю функції підсилення та вибірковості забезпечуються в кожному каскаді. При цьому резонансні контури, які  утворюють необхідну вибірковість, одночасно визначають також і  підсилення тракту.

Рівномірний розподіл вибірковості вздовж тракту призводить до того, що кожен  каскад має в середньому невисоку вибірковість, тому дії перешкод заважають  станцій піддасться не тільки 1-й  каскад підсилення, а й наступні каскади. У результаті можлива поява  перехресних спотворень в декількох  каскадах підсилення, що знижує завадостійкість  приймача. Це є одним з істотних недоліків даного методу конструювання.

Резонансний підсилювач в  загальному випадку складається  з декількох послідовно включених  каскадів. Головними елементами, які  входять до складу каскадів, є підсилювальні  пристрої та смугові фільтри. Підсилювальні  пристрої призначені для перетворення енергії джерела живлення в енергію  коливань, що підсилюються. Смугові  фільтри є резонансним навантаженням  підсилювального пристрою. Вони забезпечують потрібну частотну вибірковість та смугу  пропускання підсилювального трактуприймачах станцій виявлення смуги пропускання резонансного контуру 1-го каскаду ППЧ, а потрібне підсилення - слідуючими за ним аперіодичними або слабо вибірковими  каскадами. Системою вибірковості можуть бути багатокаскадні С-фільтри, а також п'єзоелектричні або кварцові фільтри, що відрізняються високим коефіцієнтом прямокутності частотної характеристики.

По числу резонансних  контурів в кожному каскаді підсилювачі  з розподіле ною вибірковістю підрозділяють на одноконтурні і  двоконтурні. У одноконтурних підсилювачах усі контури можуть бути налаштовані  на номінальну проміжну частоту(налагоджений УПЧ) або мати відповідний розлад(УПЧ  з попарно засмученими каскадами  або з каскадами, налаштованими  на три частоти). У двоконтурних підсилювачах вибірковість забезпечується смуговим фільтром, утвореним системою двох пов'язаних контурів. У ряді випадків знаходять застосування підсилювачі  з одноконтурними, що чергуються,  двухконтурними каскадами(змішана  схема).

По режиму роботи каскадів ППЧ розрізняють підсилювачі  в режимі максимального підсилення і в режимі фіксованого підсилення. Перший режим застосовують тоді, коли внутрішній зворотний зв'язок не робить помітного впливу на характеристики УПЧ і коли можливе надмірне підсилення невпливу на характеристики УПЧ і  коли можливе надмірне підсилення не перевищує допустимої норми. Другий режим використовують, коли величина коефіцієнта підсилення обмежена або  з міркувань стійкості, або із-за неприпустимості великого надмірного підсилення.

За способом включення  транзисторів ППЧ можна класифікувати  на підсилювачі із загальним емітером і з каскодним з'єднанням Двох транзисторів. Основним способом включення  транзисторів в УПЧ є схема  з СЕ що володіє великими підсилювальними  можливостями, чим схема з СБ, із-за більшої величини вхідного опору.

Каскад із загальною базою  має високу стабільність та малі нелінійні  спотворення, малий вхідний та великий  вихідний опір, він підсилює по напрузі  та не підсилює по потужності. Каскади  із загальним колектором можуть використовуватись для спряження кіл із різними вхідними та вихідними опорами.

Проте в ППЧ з СЕ не завжди вдається забезпечити стійку роботу із-за впливу внутрішнього зворотного зв'язку. Практично це означає, що розрахований коефіцієнт посилення одного каскаду  підвищує стійкий коефіціент підсилення.

Застосовують різні способи  підвищення стійкості. Якщо коефіцієнт підсилення каскаду трохи(не більше ніж про 2 рази) перевищує стійкий, зазвичай використовують пасивный спосіб, що полягає в зменшенні коефіцієнта  підсилення каскаду до стійкого. Інакше доцільно збільшити коефіцієнт стійкого підсилення, застосовуючи каскадне включення транзисторів.

Окрім транзисторів і коливальних  контурів схеми каскадів УПЧ включають  додаткові елементи, призначені для  забезпечення режиму живлення транзисторів, їх температурної стабілізації, усунення ланцюгів паразитного зв'язку, забезпечення між каскадних з'єднань і т. п.

Проаналізувавши існуючий блок ППЧ , можна зробити висновок, що всі алгоритми, які виконують  елементи першого покоління (електровакуумні  пристрої), можна реалізувати на новій елементній базі: як на транзисторах, так і на інтегральних мікросхемах. При цьому елементна база має  більш кращі електричні й експлуатаційні параметри.

4.1.2 Вибір та обгрунтування принципової схеми ППЧ з ФЗС

 

При виборі схеми ППЧ слід керуватися наступними принципами.

Якщо вимоги щодо вибірковості не представлені, то доцільно використовувати підсилювач з одноконтурними  настроєними каскадами. До переваг такого підсилювача можна віднести достатньо високу степінь лінійність фазової характеристики, хорошу стабільність форми резонансної кривої, простоту конструкції та настройки.

Однак підсилювач з такою  схемою має досить малим граничним  значенням перетворення коефіцієнта  підсилення на полосу пропускання, особливо при великому числі каскадів. Тому в процесі розрахунку може виявитись, що коефіцієнт підсилення з ростом каскадів зменшується чи необхідне підсилення досягається при конструктивно неприйнятному числі каскадів. В подібних випадках доводиться вибирати схеми підсилювачів, що забезпечують велике перетворення коефіцієнта підсилення на полосу пропускання. До них відносяться підсилювачі з попарно розстроєними одноконтурними каскадами, з двухконтурними  каскадами, з одноконтурними каскадами, настроєними на три частоти, зі змішаною схемою і т.д.

Підсилювачі проміжної частоти (ППЧ) призначені для підсилення сигналу  до рівня, необхідного для нормальної роботи відтворюючого пристрою. Підсилювачі проміжної частоти з фільтром зосередженої селекції застосовують в тих випадках, коли необхідно забезпечити високу вибірковість ППЧ при невеликому числі каскадів.  У радіоприймальних пристроях ФЗС, я правило, ставлять на виході перетворювачі частоти.

Як ФЗС найбільш часто  застосовують коло пов’язаних коливаль них контурів, характеристичний опір яких узгоджено з вихідним опором транзистора, що передує ФЗС, і з вихідним опором наступного каскаду. Принципова схема каскаду ФЗС, що виконана у вигляді комбінації декількох пов’язаних коливальних контурів з зовнішнім ємнісним зв’язком зображена на рисунку 4.1. Крім фільтрів такого виду застосовуються електромеханічні і п’єзоелектричні ФЗС, що дозволяють забезпечити ще більш високу вибірковість.

Рисунок 4.1-Принципова схема ППЧ з ФЗС.

Фільтри зосередженої селекції з LC-контурів складаються з П-подібних ланок, які з’єднуються ланцюгом. Смуга пропускання кожної ланки повинна дорівнювати необхідній смузі пропускання всього ФЗС. Вихідний опір попередньої ланки має дорівнювати вхідному опору наступної. Практично ця умова виконується лише на двох частотах в смузі пропускання. Неузгодженість на інших частотах часто призводить до появи на вершині АЧХ западин, але разом з тим покращує прямокутність АЧХ.

При складанні схеми ФЗС  коливальні контури ланок, що стикуються, з’єднуються паралельно.При чому число контурів зменшується на одиницю. N- контурний ФЗС містить (N+1) контурів, причому крайні контури відрізняються  від інших в два рази більшою  індуктивністю і в два рази меншою ємністю. Добротність контурів ФЗС повинна бути досить високою.

При низькій добротності  зменшується селективність ФЗС  і зростає загасання в смузі пропускання . С₁-не пропускає постійну складову вхідної напруги. R₃, C₂, R₇, C₁₄-емітерна стабілізація із загальним емітером.

На сучасному етапі  отримала широке розповсюдження побудова, радіоелектронної техніки на інтегральних мікросхемах, так як транзистори, хоч  ще й використовуються, але вже  відходять у минуле. Інтегральні  мікросхеми перемагають попередню  елементну базу за своїми габаритами, масою, надійністю, економічністю та вартістю.

 З точки зору мінімізації  вартості пристрою, часу розробки, маси та габаритів пристрою, найбільш  ефективна реалізація підсилювального  тракту цілком на одній великій  інтегральній схемі. Але при цьому розробник зустрічається з необхідністю використовувати структурну схему та ідеологію побудови приймача, яка була закладена проектувальником великої інтегральної схеми. Звичайно, такі монолітні великі інтегральні мікросхеми виготовляються тільки для масової продукції ,яка має середні електричні характеристики. Компромісним рішенням є використання спеціалізованої гібридної великої інтегральної схеми підсилювального тракту. Така влеика інтегральна мікросхема виготовляється на підприємстві – розробнику приймальних пристроїв та може мати параметри, та ідеологію побудови, найбільш близькі до вимог на розробляємий приймальний пристрій при доступній вартості, малої маси та габаритах.

По мірі зменшення степені  інтеграції використаних великих інтегральних схем та інтегральних схем завдання реалізації вибраної структурної схеми та високих  електричних характеристик полегшуються, але такі показники якості, як маса, габарити при цьому стає гірше. При виборі типу ІС малої та середньої степені інтеграції для підсилювального тракту будемо користуватись наступними думками.

При виборі ІС для ППЧ  враховують динамічний діапазон та частотний  діапазон роботи схеми, а також коефіцієнт регулювання підсилення при наявності  АРП. Сучасні ІС мають відносно малі нелінійні спотворення та високі граничні частоти підсилення.

Параметри засобів частотної  фільтрації, використаних в приймальних  пристроях 3 і 4-го покоління, по окремим  показниками суттєво переважають  параметри традиційних LC-фільтрів. І в той же час завдання стоврення фільтру, сумісного з мікроелектронною технологією та повністю замінюючого LC-фільтри, на сьогоднішній день ще не вирішено.

Для обгрунтування використання даної схеми потрібно розрахувати  доцільність її використання:

Так як dk =0,004, то можна сказати  що використання данної схеми з ФЗС є доцільним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      _{4.2 РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ ППЧ З ФЗС}

_{1.Вибираємо транзистор типу ГТ310Д. Його параметри наступні:}

_{2.Визначаємо велечину η*:}

_{3. Задамо кількістю ланок п=4.}

_{4. Знаходимо  послаблення на  границі смуги  пропускання, яке    забезпечується однією ланкою:}

 

_{5. По  графікам, що зображені  на рис4.2 [Л1.стр 284.рис. 6.4] знаходимо значення ϗ=0,75 дБ.}

_{Рисунок 4.2-Графіки для визначення коефіцієнта ϗ.}

_{6. Визначаємо  різницю частот  зрізу:}

_{8. Визначаємо  допоміжні величині  у1 та η:}

_{9. По графікам, що зображені на рис 4.3 [Л1 стр 284 рис 6.3] знаходимо значення Se1=7.7 дБ.}

_{Рисунок 4.3-Узагальнені резонансні криві.}

_{10. Визначаємо розрахункове послаблення сусіднього каналу, задаючись     величиною ΔSe=5 дБ:}

_{11. Так як Seскф < Seскп, збільшуєм кількість ланок п=5}

_{Повторюємо  розрахунки:}

Тепер значення =0,75

Різниця частот зрізу:

             _{Допоміжні величині у1 та η:}

Значення Se₁=7,2 дБ

_{Розрахункове  послаблення сусіднього каналу:}

_{Так як Seскф > Seскп , потрібна вибірковість забезпечується при п=5,    Δfср=13,3 кГц.}

_{12. Згідно рекомендацій, вказаніх в [Л1] про вибір величини номінального характеристичного опору фільтра, вибираємо значення W=20 кОм.}

             _{13. Визначаємо коефіцієнти  трансформації :}

_{W0g22=20·0,085=1.7 > 1}

             _{при цьому:}

_{W0g11=20·1,4=28 > 1}

              _{при цьому :}

              _{14. Розрахуємо елементи контурів, утворюючі ланки ФЗС:}

_{а) ємність конденсаторів  зв’язку}

   _{б) ємність  контурів проміжних  ланок}

   _{в) ємність  контура вхідного  кола ФЗС}

   _{г) ємність  контура вихідного  кола ФЗС}

_{д) індуктивність  котурів проміжних  ланок}