Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Кафедра ПЭЭА
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине: Элементная база ЭА
на тему: Колебательный контур усилителя промежуточной частоты
Выполнил
Проверил
Харьков 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
2. АНАЛИЗ АНАЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
4. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПО СБОРОЧНОМУ ЧЕРТЕЖУ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Основным узлом современного радиоприёмника является усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Он обеспечивает основное усиление приемника, его полосу пропускания и частотно-избирательные свойства. Эксплуатационные свойства радиоприёмного устройства существенно зависят от свойств его УПЧ. Полная оценка УПЧ может быть выполнена только при совместном учете комплекса его качественных показателей, основными из которых являются:
номинальная промежуточная частота;
степень усиления полезного сигнала;
полоса пропускания частот;
частотная избирательность;
стационарность качественных показателей.
Помимо перечисленных часто используют другие показатели, которые в зависимости от задач, выполняемых радиоприёмным устройством, могут приобретать существенное значение. К ним относят: степень неравномерности резонансной кривой, коэффициент шума, габариты, вес, стоимость и др.
В каскадах УПЧ используется свойство колебательного контура трансформировать напряжения, токи, активные и реактивные проводимости.
В данном курсовом проекте будет рассчитан колебательный контур УПЧ. В анализе технического задания нужно обратить внимание на то, что в соответствии с условиями эксплуатации РЭА конструкция элементов колебательного контура должна обеспечивать надёжную работу в течение заданного времени эксплуатации. При анализе конструкции необходимо подобрать конструкцию, которая бы соответствовала условиям технического задания. В расчете катушки индуктивности будут определены параметры конструкции и ее элементов.
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Исходные данные:
1. Рабочая частота: 33 МГц.
2. Обеспечить подстройку резонансной частоты на ±5%
Годовой выпуск: 50000 шт.
Выбор дополнительных параметров.
Так как проектируемый колебательный контур предполагается использовать в бытовой аппаратуре, выбираем следующие дополнительные параметры:
1. Значения климатических факторов внешней среды
при эксплуатации и испытаниях.
Исполнение изделия – УХЛ.
Категория размещения изделия – 4.1
2. Значения температуры воздуха при эксплуатации, 0С.
Рабочие:
верхнее значение + 25;
нижнее значение + 10;
среднее значение + 20.
Предельные рабочие:
верхнее значение + 40;
нижнее значение + 1.
Относительная влажность: 80% при 25 0С.
3. Механические воздействия.
1) Виброустойчивость:
частота: 150Гц;
ускорение: 2g.
2) Удароустойчивость:
длительность ударного импульса: 16 мс;
ускорение: 10 g;
число ударов, не менее: 20.
3) Ударопрочность оборудования:
длительность ударного импульса: 16 мс;
ускорение: 10 g;
общее число ударов, не менее: 103.
4) Теплоустойчивость:
рабочая температура: 40 0С;
предельная температура: 55 0С.
5) Холодоустойчивость:
рабочая температура: – 100С;
предельная температура: – 40 0С.
6) Влагоустойчивость:
влажность: 93 ;
температура: 25 0С.
4. Экономические показатели.
Годовой выпуск – 50000 шт. Выбираем массовое производство, то есть на одном рабочем месте будет выполняться одна операция. Квалификация рабочего будет низкая, значит цена изделия будет минимальная.
Катушка индуктивности, входящая в состав колебательного контура УПЧ будет эксплуатироваться в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, которая работает в жилых помещениях – категория размещения КР-4.2
2. АНАЛИЗ АНАЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Катушки индуктивности в зависимости от их назначения можно разделить на три группы: а) катушки контуров, б) катушки связи и в) дроссели высокой частоты. Катушки контуров могут быть с постоянной индуктивностью и с переменной индуктивностью (вариометры).
По конструктивному признаку катушки могут быть разделены на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечников и катушки с магнитными или немагнитными сердечниками, цилиндрические, плоские и печатные.
Свойства катушек могут быть охарактеризованы следующими основными параметрами; индуктивностью, допуском индуктивности, добротностью, собственной емкостью и стабильностью.
В данном курсовом проекте будет рассчитана однослойная катушка индуктивности, экранированная от внешних воздействий с цилиндрическим сердечником из карбонильного железа, который перемещается внутри каркаса.
Главная часть конструкции, определяющая электромагнитную основу катушки индуктивности – сердечник и обмотка с изоляцией, составляющие вместе катушку.
В сердечнике броневого типа обмотки располагаются внутри центрального стержня, что упрощает конструкцию катушки, обеспечивает более полное использование его окна и частичную защиту обмотки от механических воздействий. Недостаток – повышенная чувствительность к воздействию полей низкой частоты.
При использовании сердечников стержневого типа упрощается процесс подстройки катушки, уменьшается толщина намоток.
Это так же способствует снижению индуктивности рассеяния, расхода проволоки и увеличивает поверхность охлаждения.
Кольцевые сердечники позволяют полнее использовать магнитные свойства материала и создают очень слабое поле, но из-за сложности изготовления обмоток не получили широкого распространения.
Аналоги Преимущества Недостатки
С броневым сердечником меньше размеры, магнитное поле, собственная емкость; выше добротность больше вес и габариты
С магнитным сердечником высокая стабильность низкая индуктивность и добротность
С немагнитным сердечником меньшее число витков, высокая добротность и меньше размер низкая стабильность параметров катушки
Экранированные меньшее влияние внешних сил ниже индуктивность, добротность, высокая собственная емкость
Секционированные относительно высокая добротность, низкая собственная емкость сложность выполнения каркаса
Однослойная высокая добротность и стабильность собств. емкость выше, чем у многослойных
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Проектируемый колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности.
Воспользовавшись формулой Томпсона, найдем индуктивность катушки контура:
(3.1)
L = 2,3 мкГн, С = 10 пФ.
Исходные данные для расчета:
Dc=3 мм; Dk= 5 мм; lн=6мм; lc=10 мм.
Полоса пропускания проектируемого контура 3,4 МГц.
Изучив конструкции усилителей промежуточной частоты, установил, что для частот 30-34 МГц применяют конденсаторы емкостей 5 и 10 пФ. Конденсатор выбираю из числа стандартных конструкций, керамический однослойный КД-1, емкостью 10 пФ. Допустимое отклонение емкости от номинального отклонения по ГОСТ 9661-73 ±0,5 пФ. Группа температурной стабильности М750, что соответствует -700*10-6 град-1. Категория по температуре 3 (-60…+85°С).
Рабочий диапазон температур – +20…+75С.
Температурный коэффициент частоты ТКf в данном диапазоне равен
ТКf=f/T*f, (3.2)
где T= Тмах-Тк = 75 – 20 = 55С – рабочий диапазон температур;
f – половина полосы пропускания;
f – рабочая частота.
ТКf=
Исходный коэффициент индуктивности ТКL может быть найден из выражения:
ТКf= ТКL+ ТКС, (3.3)
где ТКС- температурный коэффициент емкости конденсатора.
Отсюда
ТКL= ТКf-ТКC=9,36*10-4 + 7*10-4 =16,36*10-4 град-1
Индуктивность однослойной катушки определяем по формуле:
(3.4)
где L – индуктивность, D – диаметр катушки, L0 – поправочный коэффициент.
Сердечник увеличивает индуктивность катушки в с раз:
Lб. с. =Lc/с (3.5)
Отсюда следует: Lб. с=1,54 мкГн
Теперь необходимо определить влияние экрана на индуктивность катушки:
Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки, и влияния на катушку окружающего пространства ее экранируют, т.е. помещают в замкнутом металлическом экране.
Под влиянием экрана изменяются параметры катушки: уменьшаются индуктивность и добротность, увеличивается собственная емкость. Изменение параметров катушки тем больше, чем ближе к ее виткам расположен экран. Индуктивность экранированной катушки (однослойной или тонкой многослойной) можно определить по графику (рис.1.1).
Рис.1.1 – Определение индуктивности экранированных катушек.
Здесь по горизонтальной оси отложено отношение длины намотки к ее диаметру, по вертикальной – отношение индуктивности экранированной катушки к индуктивности той же катушки без экрана. На графике приведены кривые для различных соотношений между диаметром экрана Dэ и диаметром катушки D. Если экран прямоугольной формы, при расчете пользуются эквивалентным диаметром, равным полусумме диаметров вписанной и описанной окружностей. Т.к. экран будет прямоугольным, со стороной, равной 12 мм, то Dэ=13,5мм.
Экраны для высокочастотных катушек индуктивности изготовляют из меди или алюминия толщиной не менее 0,1-0,13 мм. Часто экраны высокочастотных катушек индуктивности снабжены отверстиями для вращения сердечников или изменения положения одной из индуктивно связанных катушек. В этих случаях отверстия должны быть минимальными по размеру.
Т. к. отношение Dэ/Dк=2,7 то из рисунка 3.1 видно, что соотношение индуктивности экранированной катушки к индуктивности той же катушки без экрана равно единице. Следовательно экран не вносит изменений в индуктивность катушки.
Теперь из формулы 3.4 выведу формулу для расчета количества витков катушки:
(3.6)
Подставив в формулу 1.5 все значения получила N=22 витка.
Расчет предельного отклонения индуктивности.
Для нахождения допустимого отклонения индуктивности от номинального воспользуемся допуском на емкость конденсатора.
Расчет оптимального диаметра провода сводиться к определению вспомогательного коэффициента:
(3.7)
(3.8)
где N – число витков;
К – коэффициент для расчета сопротивления катушки;
D – диаметр катушки, см;
z’=217, =0.32. При 0,3
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
