По этой таблице построим колебательную характеристику Рис. 5.

Для определения по колебательной характеристике стационарного действующего значения Uбэ необходимо рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме . Известно, что .

Но из баланса амплитуд

.

Рис 5

Тогда

Определим значение  для рассчитанных значений Rн и R

Для этого значения  средняя стационарная крутизна  располагается ниже колебательной характеристики, и поэтому в схеме будет происходить генерация колебаний.

Используем колебательную характеристику и ее значение средней крутизны в стационарном режиме, найдем действующее значение напряжения . Оно равно . Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме найдем из соотношения:

Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты  найдем

Емкость CР разделительного конденсатора выберем из условия . Возьмем СР=0,1 нФ

Определим значение сопротивления Rб, задающего рабочую точку Uбэ0, Iбэ0. Рассчитаем по формуле :

Выберем резистор с номиналом Rб=5,6 кОм.

4. Расчет спектра сигнала выходе нелинейного преобразователя

Требуется рассчитать спектр тока и напряжения на выходе нелинейного преобразователя

Схема нелинейного преобразователя (схема 2)

Тип нелинейного элемента КП303Е

Напряжение на входе Um=3 В

Напряжение смещения U0=-3 В

5. Расчет развязывающего устройства

Амплитуда напряжения на выходе автогенератора больше амплитуды напряжения, которое следует подать на вход нелинейного преобразователя, следовательно, его необходимо ослабить. Для этого используем схему 3, которую подключим между генератором и нелинейным преобразователем.

Схема 3

Передаточная функция этой схемы :

Так как

Um вх=3 В, а Um вых ген=2,32 В,

тогда

Зададим R1=30 кОм, получим

Продолжим расчет нелинейного преобразователя.

Используя проходную ВАХ транзистора, графически определим вид тока на выходе нелинейного преобразователя

Для расчета тока и напряжения на выходе нелинейного преобразователя необходимо сделать аппроксимацию ВАХ. Амплитуда выходного сигнала достаточно велика, поэтому выберем кусочно-линейную аппроксимацию

По ВАХ определяем Uотс=-2,7 В

Для расчета крутизны S выбираем любую точку на прямой, аппроксимирующей ВАХ, ; ,тогда:

Рассчитаем угол отсечки

Вычислим функции Берга

; ;  ;

Постоянные составляющие и амплитуды гармоник спектра тока IВЫХ рассчитаем по формуле

, где к=0,1,2,3, …

Ограничимся третьей гармоникой

; ; ;

Напряжение на выходе нелинейного преобразователя считаем по формуле

;

Амплитуды гармоник выходного напряжения

Um0=0,806В; Um1=1,531 В; Um2=0,736; В Um3=0,907 В

Спектры амплитуд тока и напряжения на (Рис 6) (Рис 7)

Рис 6

Рис 7

6. Расчет полосового фильтра

Рассчитать полосовой фильтр для выделения первой гармоники при частоте генерируемых колебаний fГ=50 кГц. Неравномерность ослабления в ПЭН:, минимально допустимое ослабление в ПЕН:Аmin=40 дБ.

Частота первой гармоники равна 50 кГц, тогда, f0=50 кГц.

Характеристика ослабления фильтра должна обладать геометрической симметрией относительно выделяемой гармоники (Рис 8)

Рис 8

По заданным данным ΔА и Аmin определим вспомогательную функцию D (Рис 9)

Рис 9

Затем, задавшись приемлемым значением порядка фильтра-прототипа n=3, для полученного значения D=50(рис.13) определим нормированную частоту, соответствующую границе ПЭН НЧ-прототипа: Ω3= 4,5

Находим граничные частоты ПЭП и ПЭН.

Так как , то задавшись f3=55 кГц, т.е.

Найдем

.

Учитывая соотношение , определим

Решим совместно систему

Получаем:

Отсюда получаем граничные частоты:

Полюса передаточной функции НЧ-прототипа:

S1=-494171

Для отыскания полюсов передаточной функции ПФ, используем соотношение:

где ; .

Запишем передаточную функцию ПФ в виде произведения трех сомножителей второго порядка

где

Коэффициенты при р в знаменателях сомножителей , а свободные члены

.

Тогда передаточная функция искомого ПФ запишется:

Для реализации полученной передаточной функции выберем тип звеньев, для чего вначале найдем добротности полюсов соответствующих сомножителей, пользуясь соотношением

В результате получим:

Q1=7,5, Q2=6,2,Q3=7,2.

Выберем для обоих звеньев схему 4. Для поиска элементов звена, соответствующего первому сомножителю H(p), составим систему уравнений:

Зададимся С1=4 нФ, С2=5 нФ,

Решая систему относительно элементов R1, R2, R3, получаем:

R1=10,92 кОм, R2=56 Ом, R3=46,4 кОм

Схема 4

Поступая аналогичным образом находим элементы второго звена.

Поступая аналогичным образом находим элементы третьего звена.

Для расчета АЧХ и ослабления фильтра в выражении H(p) сделаем замену p=jω тогда |H(jω)| запишется:

Ослабление фильтра связано с АЧХ выражением

Найдем частоты ПЭП, при которых А и АЧХпринимают максимальные и минимальные значения.

Ω1 min= 0, Ω1 мАx=0,5 , Ω2 мАx=1, Ω2 min=0,866

Для нахождения соответствующих частот ПФ используем соотношение

График АЧХ (Рис 10), зависимость ослабления от частоты полосового фильтра (Рис 11)

Рис 10

Рис 11

7. Расчет выходного усилителя

Напряжение устройства выделения первой гармоники Uвых треб= 5 В, амплитуда напряжения первой гармоники Um1=1,531 В, напряжение на выходе фильтра будет:

1,531∙1=1,531 В

требуемый коэффициент усиления

3,3

Возьмем схему 5

Схема 5

Зададим R1=30 к Ом, тогда 98 кОм

8. Заключение

В данной курсовой работе было рассчитано устройства применяемое в системах связи. Я научил пользоваться справочниками, а также искать подходящие каскады для построения устройств в радиоаппаратуре, и системах связи. Рассчитывать параметры этих устройств, и элементов входящих в их состав.

9. Литература

1.                 В.П. Бакалов, А.А. Игнатов, Б.И. Крук. Основы теории электрических цепей и электроники: Учебник для высших учебных заведений. - М.: Радио и связь, 1989 - 525 с.

2.                 С.И. Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы: М.: Высшая школа, 1988 - 448 с.

3.                 Б.И. Крук, О.Б. Журавлёва, М.И. Сметанина. Методические указания к курсовой работе. СибГАТИ. – Новосибирск 1997

Страницы: 1, 2