Расчет элементов и узлов аппаратуры связи

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу ТЭЦ

тема: Расчет элементов и узлов аппаратуры связи


Содержание

стр.

Введение 4

Техническое задание на устройство 6

  1. Расчет автогенератора 7
  2. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя 13
  3. Расчет электрических фильтров 17

3.1. Расчет для второй гармоники 18

3.2. Расчет для третьей гармоники 28

  1. Расчет усилителей 34
    1. Расчет масштабного усилителя 34
    2. Расчет развязывающего усилителя 35
    3. Расчет выходных усилителей 35

Заключение 37

Список использованной литературы 38

Приложение 39


Введение

В процессе курсовой работы мы должны спроектировать широко распространенное в аппаратуре связи устройство, вырабатывающее так называемую «сетку частот», т.е. несколько гармонических колебаний. Подобное устройство содержит автогенератор, нелинейный преобразователь, набор активных фильтров и масштабирующие усилители. Структурная схема устройства показана на рисунке 1:

Рисунок 1. Структурная схема устройства

ЗГ – задающий генератор

МУ – масштабные усилители

НП – нелинейный преобразователь

ПФ – полосовой фильтр

БП – блок питания

В качестве задающего генератора в работе используется схема на биполярном транзисторе с пассивной RC- цепью. Генератор задает колебания с частотой 12.25 кГц и с определенным напряжением 16 В. Нелинейный преобразователь искажает форму сигнала и в его спектре появляются кратные гармоники, интенсивность которых зависит от степени искажения сигнала. Первый масштабный усилитель необходим для развертки задающего генератора и нелинейного преобразователя, он либо увеличивает, либо уменьшает напряжение с генератора до необходимого напряжения на нелинейном преобразователе. Второй масштабный усилитель служит для развертки нелинейного преобразователя и полосового фильтра. Полосовые фильтры выделяют необходимые гармоники. Усилители четвертый и пятый увеличивают (уменьшают) до необходимой величины выходное напряжение. Блок питания осуществляет питание всей цепи.

Техническое задание на устройство

Спроектировать устройство, вырабатывающее «сетку частот», т.е. набор гармонических колебаний заданных частот, удовлетворяющие условиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Технические требования к устройству

Заданные параметры

Обозначения

Требования к автогенератору

  1. Тип автогенератора
  2. Тип транзистора
  3. Часто генерации
  4. Напряжение питания автогенератора
  5. Сопротивление коллекторной цепи

Схема рис.3.1(а)

КТ301Б (n-p-n)

9,7 кГц

14 В

3,5 кОм

Требования к нелинейному элементу

  1. Тип НЭ преобразователя
  2. Тип НЭ
  3. Напряжение смещения
  4. Напряжение на входе

Схема рис.3.2(в)

D2И

0 В

1 В

Требования к электрическим фильтрам

  1. Набор выделяемых частот
  2. Выходное напряжение
  3. Ослабление полезных гармоник
  4. Степень подавления мешающих гармоник

,

4 В

0.1 дБ

20,8 дБ

  1. Расчет автогенератора

В качестве задающего генератора в работе используются схемы на биполярном транзисторе КТ301Б с пассивной RC-цепью обратной связи.

Рисунок 1.1 Схема автогенератора

Автогенератор собран на составном транзисторе VT1-VT2 для увеличения входного сопротивления транзистора по цепи базы.

При расчете RC-генератора необходимо руководствоваться следующими практическими соображениями. Сопротивление нагрузки выбирается так, чтобы выполнялось условие: <<(по меньшей мере, на порядок). Сопротивление базы должно быть <<.

Емкости конденсаторов C цепи обратной связи обычно выбираются в пределах 100 пФ1 мкФ, а величину емкости разделительного конденсатора из условия: >>

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации должны выполняться условия баланса амплитуд и баланс фаз:

(1.1)

Для заданной схемы:

(1.2)

Видно, что =, значит для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи вносила сдвиг фаз, равный . Это будет выполнятся при равенстве нулю мнимой части знаменателя передаточной функции .

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(1.9)

Из условия : получаем

(1.10)

Из критериев Рауса-Гурвица:

(1.11)

(1.12)

Найдем значения и , входящих в формулы для расчета ) и .

Входное сопротивление составного транзистора

(1.13)

где – коэффициент усиления транзистора по току (для VT1)

(1.14)

- входное сопротивление транзистора VT2; иопределяются по входной характеристике транзистора (рис. 1.2, в)

Для определения и выбираем рабочую точку на проходной характеристике транзистора - зависимость действующего значения тока в выходной цепи от входного напряжения (рис. 1.2, а).

Все данные, необходимые для построения характеристики, сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Проходная характеристика

, В

0.52

0.61

0.654

0.725

0.77

,мА

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

, мА

1.1

2.09

3.1

4.01

4.6

По проходной характеристике (рис. 1.2, а) определяем положение рабочей точки: 0.65 В – середина линейного участка ВАХ

Тогда по входной ВАХ транзистора (рис. 1.2, в), определяют в рабочей точке по формуле (1.14):

Коэффициент усиления транзистора по току

(1.15)

Рассчитаем его для рабочей точки

Зная и можно рассчитать по формуле (1.13) сопротивление составного транзистора:кОм. Из условия <<выбираем значение R=30 кОм .

Определим теперь амплитуду стационарного колебания на выходе генератора. Для этого построим колебательную характеристику

Значения средней крутизны для различных значений можно определить по методу 3-х ординат по формуле (1.10):

(1.16)

Определение величин и показаны на рис.2.5. Все расчеты оформим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 – Колебательная характеристика

, В

0.05

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

,мА

3.65

4.4

4.7

4.7

4.7

4.7

, мА

2.1

1.4

0.9

0.45

0

0

,мА/В

15.5

15

12.67

10.625

7.83

5.88

На основании этой таблицы строится колебательная характеристика . Она приведена на рисунке 1.3.

Для того, чтобы по колебательной характеристике определить стационарное действующее значение необходимо предварительно рассчитать значение средней крутизны в стационарном режиме .

Известно, что . С другой стороны из баланса амплитуд . Отсюда

(1.17)

Определяем значение для рассчитанных значений и

Тогда по формуле(1.17)

Используя колебательную характеристику и зная значение средней крутизны в стационарном режиме мА/В, легко найти стационарное действующее значение напряжения . Оно равно В. Тогда напряжение на выходе генератора в стационарном режиме можно найти из соотношения:

(1.18)

Т.е.

Определим значение емкости в цепи обратной связи. Из выражения для частоты (1.5) найдем

Определим по формуле (1.8):

Емкость разделительного конденсатора выбирается из условия >>или . Возьмем =1 мкФ

Определяем значение сопротивления , задающего рабочую точку , . Рассчитаем его по формуле:

(1.19)

Тогда сопротивление базы получим

На этом расчет RC-генератора можно считать законченным.
2. Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя

Чтобы получить гармоники колебания, вырабатываемого RC-генератором, это колебание следует подать на нелинейный преобразователь, в качестве которого используется полевой транзистор КП305И. Таким образом, каскадно с генератором включается нелинейный преобразователь, схема которого представлена на рисунке 2.1. Его цель – исказить гармонический сигнал так, чтобы в составе его спектра появились гармоники с достаточно большими амплитудами.

Рисунок 2.1 Схема нелинейного преобразователя

Напряжение, подаваемое на вход нелинейного преобразователя, имеет вид В. Используя проходную ВАХ транзистора, графически определяем вид тока на выходе нелинейного преобразователя. (рис.2.2)

Рисунок 2.2 Проходная ВАХ нелинейного элемента

Для расчета спектра тока и напряжения на выходе нелинейного преобразователя необходимо сделать кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ .

По ВАХ определяем напряжение отсечки

Рассчитаем крутизну:

(2.1)

Для расчета крутизны выбираем любую точку на прямой, аппроксимирующей ВАХ, например , тогда

Рассчитываем угол отсечки по формуле:

(2.2)

Вычисляем функции Берга:

(2.3)

Постоянная составляющая и амплитуды гармоник спектра тока рассчитываются по формуле:

(2.4)

где - функции Берга, - крутизна, k=0,1,2…

Ограничиваясь четвертой гармоникой, имеем:

Напряжение на выходе нелинейного преобразователя при наличии разделительного конденсатора, не пропускающего постоянную составляющую , где =50 Ом

мВ

Спектры амплитуд тока и напряжения приведены на рисунке 2.3(а, б)

Рисунок 2.3 Спектры амплитуд тока (а) и напряжения (б)

На этом можно считать расчет нелинейного преобразователя законченным. Мы получили спектр сигнала на выходе нелинейного преобразователя.
3. Расчет электрических фильтров

Для выделения колебаний заданных частот необходимо рассчитать полосовые фильтры, у частотных характеристик которых центры эффективного пропускания совпадали бы с этими частотами. Кроме того, заданными являются неравномерность ослабления в полосе эффективного пропускания и минимально-допустимое ослабление в полосе эффективного непропускания каждого фильтра, а также значение амплитуды выходного напряжения.

В качестве полосового фильтра берем полиномиальные фильтры Чебышева. Каждый фильтр выделяет свою гармонику. Частоты соседних гармоник должны попадать в полосу непропускания фильтра. Характеристика ослабления фильтра должна обладать геометрической симметрией относительно выделяемой гармоники. Это имеет место при выполнении условия (рис. 3.1)

(3.1)

Рисунок 3.1

Расчет полосового фильтра обычно сводят к расчету НЧ-прототипа. Рассчитаем фильтры для второй и третьей гармоники.

3.1. Расчет второй гармоники

Для определения нормированной частоты НЧ-прототипа, соответствующей границе ПЭН , необходимо воспользоваться графиками, приведенными на рисунке 3.2. При этом вначале по заданным значениям =0,1 дБ и=20,8 дБ определяем, что вспомогательная функция D=39, а затем, выбрав приемлемый порядок фильтра-прототипа n=3, для полученного значения D определяем =3.

Рисунок 3.2

Далее необходимо задаться одной из четырех неизвестных (например 3). Из соотношения для (3.1) определяют , а затем, учитывая известную связь

(3.2)

находим частоты полосы эффективного пропускания и .

Частота второй гармоники равна 19,4 кГц, следовательно, кГц. Находим граничные частоты ПЭП и ПЭН.

(3.3)

Тогда, рад/с

Учитывая (3.1), и задавшись кГц, т.е рад/с, найдем по формуле:

(3.4)

Получим =94494 рад/с.

Учитывая соотношение (3.2), определим

=20861.7 рад/с

где - ширина эффективного пропускания

Решая совместно систему

(3.5)

получаем:

Таким образом, граничные частоты:

;

;

;

;

В число расчетных частот необходимо включить граничные частоты полос эффективного пропускания и непропускания, а также те частоты ПЭП, на которых ослабление (АЧХ) фильтра принимает минимальные и максимальные значения.

Найдем эти частоты. Для n=3 нормированные минимальные и максимальные частоты будут равны ; ; ;.

Для нахождения соответствующих частот характеристики воспользуемся формулами (3.6):

(3.6)

где ; - центральная частота;

В результате расчетов получим

,

,

Тогда , ,

,

Расчёт АЧХ, а также ослабления от частоты производится на основе полученной при апроксимации рабочей передаточной функции H(p), путем замены р=jw. При этом сначала на выбранных частотах рассчитываем АЧХ и ослабление отдельных звеньев, а затем всего фильтра, использую соотношение (3.7):

(3.7)

Ослабление фильтра связано с АЧХ выражением:

(3.8)

Результаты расчётов АЧХ и ослабления отдельных звеньев и всего фильтра удобно свести в таблицу 3.1:

f, кГц

15

18

23.46

24.1

19,4

26

26.64

21

25

H1

0.34

0.86

0.69

1.08

1.22

1.03

0.69

0.84

0.34

H2

0.23

0.48

0.33

0.42

0.83

1.48

3.84

2.08

0.5

H3

0.59

2.41

4.39

1.57

1

0.47

0.38

0.56

0.28

A1

9,45

1.31

3.26

-0.69

-1,7

-0.25

3.25

1.57

9.34

A2

12.73

6.37

9.6

7.59

1.66

-3.43

-11.7

-6.38

5.98

A3

4.55

-7.63

-12.86

-3.9

0.04

6.65

8.64

4.97

11.02

H фильтр.

0.05

0.99

1.00

0.71

1

0.71

1.00

0.98

0.05

A фильтр.

26.73

0.05

0

3

0

2.97

0

0.15

26.34

Таблица 3.1. Характеристики фильтра.

Полученная частотная зависимость ослабления удовлетворяет заданным нормам А и Amin. По результатам расчётов построим графики АЧХ (рис.3.3) и зависимость ослабления от частоты полосового фильтра (рис.3.4).

Рисунок 3.3 Амплитудно-частотная характеристика

Рисунок 3.4 Зависимость ослабления от частоты

По заданному и выбранному порядку фильтра находим полюсы передаточной функция НЧ-прототипа: ;

Денормирование и конструирование передаточной функции осуществляется в два этапа:

1). Находим полюсы передаточной функции полосового фильтра по известным полюсам НЧ-прототипа. Для этого воспользуемся соотношением:

(3.9)

где - ширина полосы эффективного пропускания (ПЭП);

- центральная частота ПЭП фильтра;

- i-ый полюс передаточной функции НЧ-прототипа

Полученные значения полюсов представим в виде таблицы 3.2:

Таблица 3.2 - Полюсы H(p) полосового фильтра

Номер

полюса

Полюсы H(p) полосового фильтра

1,2

9136,43

121550,91

3,6

4992,72

133705,99

5,4

4143,75

110970,41

Одной паре комплексно-сопряженных полюсов передаточной функции НЧ-прототипа соответствует две пары комплексно-сопряженных полюсов передаточной функции полосового фильтра. Одному вещественному полюсу НЧ-прототипа соответствует одна пара комплексно-сопряженных полюсов H(p) полосового фильтра.

2). Формируем передаточную функцию полосового фильтра в виде произведения сомножителей второго порядка:

(3.10)

Каждый сомножитель соответствует одной паре комплексно-сопряженных полюсов. Коэффициенты числителя и знаменателя определяются из следующих соотношений:

(3.11)

где - коэффициент неравномерности ослабления в полосе пропускания; и - действительная и мнимая части i-го полюса передаточной функции полосового фильтра; коэффициенты при p в знаменателях сомножителей , а свободные члены .

Их значения сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Коэффициенты передаточной функции

Номер

сомножителя

Значения коэффициентов

1

22220

18273

14858097250

2

22220

9985

17902219221

3

22220

8288

12331602644

Тогда передаточная функция искомого ПФ запишется:

Найденная таким образом передаточная функция полосового фильтра является денормированной и в дальнейшем подлежит реализации.

Каждый сомножитель передаточной функции реализуется в виде ARC - цепи второго порядка. Соответствующие звенья соединяются каскадно в порядке возрастания их добротностей.

Для реализации полученной передаточной функции необходимо выбрать тип звеньев, для чего найдем вначале добротности полюсов соответствующих сомножителей, используя соотношение:

(3.12)

В результате расчёта , , .

Для реализации всех сомножителя используем схему представленную на рисунке(3.5), т.к. добротности Q>10:

Рисунок.3.5 Схема звена ПФ с добротностью Q>10

Передаточная функция для этой схемы записывается следующим образом:

(3.13)

Составим и решим систему уравнений, определяя, таким образом, значения элементов ,звеньев фильтра. Для составления системы уравнений приравниваются коэффициенты ,, соответствующего сомножителя реализуемой передаточной функции к коэффициентам передаточной функции выбранного звена.

(3.14)

Зададимся

Выбираем , где - частота полюса, определяемая по формуле(3.15):

(3.15)

Рассчитаем элементы первого звена.

Для первого звена частота полюса по формуле (3.15): , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Рассчитаем элементы второго звена.

Для второго звена частота полюса, по формуле (3.15): , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Рассчитаем элементы третьего звена.

Для третьего звена частота полюса, по формуле (3.15): , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.4

Таблица 3.4 Значения элементов фильтра

Первое звено

R1

кОм

R2 кОм

R3 кОм

R4 кОм

R5 кОм

C6

нФ

C7

нФ

1.638

1.638

7,76

0,35

10,9

5

5

Второе звено

R8

кОм

R9 кОм

R10 кОм

R11 кОм

R12 кОм

C13 нФ

C14 нФ

1.495

1.495

1,22

1,83

20

5

5

Третье звено

R15 кОм

R16 кОм

R17

кОм

R18 кОм

R19 кОм

C21 нФ

C22 нФ

1.8

1.8

1,08

3

24

5

5

На этом закончен расчет первого фильтра, для второй гармоники.

3.2. Расчет четвертой гармоники

Аналогичным образом рассчитываем второй фильтр для выделения четвертой гармоники при той же частоте генерируемых колебаний.

Частота четвертой гармоники равна 38.8 кГц, следовательно кГц. Находим граничные частоты ПЭП и ПЭН. По формуле (3.3):

рад/с

Т.к , то задавшись кГц, т.е рад/с, найдем : =210092.5 рад/с.

Учитывая соотношение (3.2), определим

=24169,2 рад/с

Решая совместно систему (3.5), получим

откуда:

Таким образом, граничные частоты:

;

;

;

;

Рассчитаем те частоты ПЭП, на которых ослабление (АЧХ) фильтра принимает минимальные и максимальные значения. Найдем эти частоты. Для n=3 нормированные минимальные и максимальные частоты будут равны ; ; ;.

Для нахождения соответствующих частот характеристики воспользуемся формулами (3.6). В результате расчетов получим:

,

,

Тогда , ,

,

Расчёт АЧХ, а также ослабления производятся по темже формулам (3.7), (3.8)

Результаты расчётов АЧХ и ослабления отдельных звеньев и всего фильтра заносим в таблицу 3.5:

f, кГц

33

37

35.91

36.57

38,8

38.45

39.17

41

45

H1

0.36

0.88

0.69

1.08

1.22

1.08

0.69

0.82

0.26

H2

0.25

0.51

0.34

0.43

0.85

1.4

3.39

2.2

0.35

H3

0.63

2.24

4.28

1.54

0.96

0.47

0.37

0.54

0.22

A1

8.94

1.1

3.24

-0.67

-1.7

-0.69

3.27

1.76

11.58

A2

12

5.9

9.39

7.41

1.39

2.92

-11.89

-6.87

9.14

A3

4.04

-6.99

-12.63

-3.74

0.31

6.61

8.62

5.38

13.04

H фильтр.

0.06

1

1

0.71

1

0.71

1

0.97

0.02

A фильтр.

24.99

0.01

0

3

0

3

0

0.28

33.77

Таблица 3.5. Характеристики фильтра

Полученная частотная зависимость ослабления удовлетворяет заданным нормам А и Amin. По результатам расчётов построим графики АЧХ (рис3.6) и зависимость ослабления от частоты полосового фильтра (рис.3.7).

Рисунок 3.6 Амплитудно-частотная характеристика

Рисунок 3.7 Зависимость ослабления от частоты

По заданному и выбранному порядку фильтра находим полюсы передаточной функция НЧ-прототипа: ;

Денормирование и конструирование передаточной функции осуществляется также, как при расчете второй гармоники.

Полученные значения полюсов представим в виде таблицы 3.6:

Таблица 3.6 - Полюсы H(p) полосового фильтра

Номер

полюса

Полюсы H(p) полосового фильтра

1,2

12181,93

243483,04

3,6

6469,07

259339,71

5,4

5712,9

229025,6

Формируем передаточную функцию полосового фильтра в виде произведения сомножителей второго порядка, коэффициенты передаточной функции, полученные аналогичным способом, возьмем из таблицы (3.7)

Таблица 3.7 - Коэффициенты передаточной функции

Номер

сомножителя

Значения коэффициентов

1

29627

24364

59432388998

2

29627

12938

67298932352

3

29627

11426

52485362525

Тогда передаточная функция искомого ПФ запишется:

Для реализации полученной передаточной функции необходимо выбрать тип звеньев, для чего найдем вначале добротности полюсов соответствующих сомножителей по формуле (3.12):

В результате расчёта , , .

Для реализации всех сомножителя используем ту же схему (3.5), т.к. добротности Q>10

Передаточная функция для этой схемы записывается определяется по формуле (3.13)

Составим и решим систему уравнений (3.14).

Зададимся

Выбираем , где - частота полюса, определяемая по формуле(3.15).

Рассчитаем элементы первого звена.

Для первого звена частота полюса , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Рассчитаем элементы второго звена.

Для второго звена частота полюса , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Рассчитаем элементы третьего звена.

Для третьего звена частота полюса , тогда

Решаем систему уравнений относительно переменных получим:

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.8

Таблица 3.8 – Значения элементов фильтра

Первое звено

R22

кОм

R23

кОм

R24

кОм

R25 кОм

R26 кОм

C27

нФ

C28

нФ

0,82

0,82

3,8

0,177

8,21

5

5

Второе звено

R29

кОм

R30 кОм

R31

кОм

R32 кОм

R33 кОм

C34 нФ

C35 нФ

0,77

0,77

0,594

1

15,5

5

5

Третье звено

R36

кОм

R37 кОм

R38

кОм

R39 кОм

R40 кОм

C41 нФ

C42

нФ

0,872

0,872

0,548

1,4

17,5

5

5

Расчет фильтров заканчивается построением полной схемы с указанием значений элементов и расчетом его частотных характеристик. Для нормальной работы устройств входные сопротивления фильтров должны быть намного больше выходного сопротивления нелинейного преобразователя.

4. Расчет усилителей

  1. Расчет масштабного усилителя

При подключении нелинейного преобразователя к автогенератору необходимо обеспечить развязку этих устройств. Это означает, что входное сопротивление этого нелинейного преобразователя должно быть намного больше выходного сопротивления автогенератора. Для нелинейного элемента выполненного на полевом транзисторе это условие выполняется без дополнительного согласования. Но для согласования амплитуды напряжения на выходе автогенератора с заданной амплитудой на входе нелинейного преобразователя необходимо поставить согласующий усилитель.

Амплитуда напряжения на выходе автогенератора, больше амплитуды напряжения, которое следует подать на вход нелинейного преобразователя, поэтому сигнал генератора нужно ослабить. Для этого воспользуемся схемой усилителя представленной на рисунке 4.1, которую включают между генератором и нелинейным преобразователем.

Рисунок 4.1. Принципиальная схема усилителя

Передаточная функция такой схемы

(4.1)

Поскольку 1 В, а , то

Задавая =2 кОм, получаем, что

(4.2)

.

  1. Расчет развязывающего усилителя

На выходе нелинейного преобразователя ставится развязывающий усилитель, который служит для развертки нелинейного преобразователя и фильтров. Усилитель имеет коэффициент равный 1. Такой усилитель представлен на рисунке 4.1. Передаточная функция такого усилителя определяется по формуле (4.1).

Для того, чтобы не нагружать нелинейный элемент возьмем R1= 2 кОм тогда R2 определится по формуле (4.2), что R2=2 кОм

  1. Расчет выходных усилителей усилителя

Требуемое выходное напряжение устройства выделения второй гармоники . Из предыдущих расчетов известно, что амплитуда напряжения второй гармоники Um2 = 54.685 мВ.

Требуемый коэффициент усиления определяется по формуле:

(4.3)

Получаем, что

Выберем схему в соответствии с рисунком 4.2 и зададимся значением

R1 = 2кОм, тогда

(4.4)

Рисунок 4.2 Принципиальная схема выходного усилителя

Требуемое выходное напряжение устройства выделения четвертой гармоники . Из предыдущих расчетов известно, что амплитуда напряжения четвертой гармоники Um4 = 12.5 мВ.

Требуемый коэффициент усиления найдем по формуле (4.3)

Выберем схему в соответствии с рисунком 4.2 и зададимся значением

R1 = 2 кОм, тогда

Требуемое выходное напряжение устройства выделения второй гармоники . Выходное напряжение генератора . Требуемый коэффициент усиления найдем по формуле (4.3), т.е.

Выберем схему в соответствии с рисунком 4.1 и зададимся значением

R1 = 2 кОм, тогда

На этом расчет усилителей может быть закончен.

Заключение

В результате расчетов спроектировано устройство, вырабатывающее так называемую, «сетку частот». то есть набор гармонических колебаний заданных частот и удовлетворяющие условиям указанным в техническом задании на устройство. Полученное устройство способно выделять вторую гармонику с частотой f=19,4 кГц и четвертую с частотой f=38,8 кГц.

Номиналы резисторов и конденсаторов выбрали так, чтобы отклонение от расчетного значения не превышало ±5%.

Расчеты закончились приведением полной принципиальной схемы формирователя гармоник.

Для улучшения данного устройства можно использовать сверхвысокочастотные транзисторы, генераторы на операционных усилителях, в качестве фильтров – цифровые фильтры. А сам процесс производства свести к изготовлению миниатюрной интегральной микросхемы.

Список литературы

  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,2009.-525с.
  2. Б. И. Крук, ОГ. Б. Журавлева, М. И. Сметанина. Методические указания к курсовой работе «Расчет элементов и узлов аппаратуры связи»./СибГУТИ. – Новосибирск 2010. – 44 с.
  3. И.П. Степаненко. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.:Энергия, 1983. – 542с.
  4. Г. П. Катунин, Г. Д. Мефодьева. Учебное пособие «Оформление конструкторских документов»./СибГУТИ. – Новосибирск, 2009. – 73 с.

Приложение - Таблица спецификации

Номер элемента

Тип элемента

Мощность

(для R), Вт

Номинал

Допуск

на отклонение

R1, R2,R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10,R11

R12

R13

R14, R15

R16

R17

R18

R19, R20

R21

R22

R23

R24, R25

R26

R27

R28

R29

R30

R31, R32

R33

R34

R35

R36, R37

R38

R39

R40

R41, R42

R43

R44

R45

R46

R47

Резисторы

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

МЛТ

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

80 кОм

5.4 МОм

2.5 кОм

1 кОм

1.1 кОм

1 кОм

1 кОм

2 кОм

2 кОм

1.5 кОм

1.3 кОм

1.2 кОм

1.5 кОм

29 кОм

1.2 кОм

403 Ом

3.6 кОм

54.5 кОм

1.5 кОм

386 Ом

4.8 кОм

62.3 кОм

2 кОм

1.8 кОм

850 Ом

765 Ом

1 кОм

28.4 кОм

810 Ом

300 Ом

2.5 кОм

54.3 кОм

880 Ом

260 Ом

3 кОм

60 кОм

2 кОм

3.3 кОм

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

Номер элемента

Тип элемента

Рабочее напряжение

(для С), В

Номинал

Допуск

на отклонение

DA1-DA17

VT1,VT2

VT3

C1,С5-C10

С17,С18

С25,С26

С2-С4

C11-C16,

C19-C24

Операционные усилители

К140УД6

Транзисторы

КТ310Д

КП305И

Конденсаторы

К10-17

К10-17

К10-17

К10-17

К10-17

25

25

25

25

25

0.5 мкФ

0.5 мкФ

0.5 мкФ

11.43 нФ

5 нФ

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

Расчет элементов и узлов аппаратуры связи