В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

P к. mах= P 0— P 1= 0,44 Вт < 1 Вт.

9. Номинальное сопротивление нагрузки

R н = U 1 2/2 P 1, = 33,6 Ом.

Если в процессе расчета какая-либо величина оказалась больше допустимого значения для выбранного транзистора, то необходимо подобрать другой.

В мощных каскадах коллекторный контур часто заменяют дросселем, включая параллельно ему (по переменному) току П-образный фильтр. Амплитудно-частотная характеристика такого фильтра изображена на рис. 3.44, б , а схема выходного каскада — на рис. 3.44, а .

Преимущество фильтра перед контуром заключается в том, что помимо селектирующих свойств в отношении высших гармоник, которые можно повышать увеличением количества П-образных звеньев, фильтр обеспечивает пересчет активной составляющей сопротивления антенны на выходе ( R а) в требуемое номинальное сопротивление на входе, т. е. обеспечивает режим согласованной передачи мощности в нагрузку. Сопротивление дросселя выбирается во много раз больше номинального сопротивления нагрузки, чтобы исключить шунтирование последней. Обычно достаточно выполнить неравенство X др1>= 10∙ R н

10. Индуктивность дросселя должна быть не менее

L др1 = 10∙ R н/2π∙ f 0= 336/6,28∙28∙10 6= 2 мкГн.

Стандартные дроссели изготавливаются на разные значения токов, величина которых указывается в обозначении. Поскольку максимальное значение тока коллектора равно 0,5 А, подойдут дроссели типа ДПМ-0,5 индуктивностью 2—20 мкГн. Для того чтобы исключить короткое замыкание источника питания при случайном касании антенной корпуса передатчика, до или после П-образного фильтра обычно устанавливают разделительный конденсатор на величину 10–33 нФ.

11. Величина резистора R1, устраняющего перекос импульсов коллекторного тока, равна

R 1= h 21/(2π m C э) = 100/(6,28∙28∙10 6∙30∙10 -12) ~= 2,5 кОм.

12. Амплитуда тока базы

здесь γ (θ) = α (θ)∙(1 — cos θ).

13. Активная составляющая входного сопротивления каскада

14. Требуемая входная мощность

Р вх= 0,5/ I б 2∙ r вх= 0,5∙0,07 2∙8 = 0,02 Вт.

Рассчитанные r вхи Р вхявляются исходными данными для расчета предшествующего каскада по точно такой же методике.

Действительно, Р вхявляется требуемой выходной мощностью предшествующего каскада, а r вхдля него играет ту же роль, что и R aдля выходного каскада.

3.7.4. Расчет выходного П-образного фильтра

Исходными данными являются: требуемое номинальное сопротивление нагрузки выходного каскада R н. Такое сопротивление должен иметь фильтр со стороны входа; активная составляющая сопротивления антенны R a. Такое сопротивление фильтр должен иметь со стороны выхода; частота выходного сигнала f 0.

Проведем расчет для рассмотренного в предыдущем параграфе примера. R н= 33,6 Ом, f 0= 28 МГц ( λ = 10,7 м). В качестве антенны выберем штырь диаметром d 0= 4 мм и длиной l = 150 см.

По формуле (3.5) вычислим сопротивление излучения

R Σ = 1600∙(0,75/10,7) 2= 8 Ом

Активное сопротивление антенны равно R a= R Σ+ R п, КПД — соответственно η = R Σ/ R a. Для антенны рассматриваемого размера η ~= 30 %, поэтому R a= 8/0,3 = 27 Ом.

Эквивалентная схема выходной цепи имеет вил, изображенный на рис. 3.45, а . Расчету подлежат величины C1, С2 и L1, обеспечивающие согласование R aи R н. Расчетные формулы для этих величин имеют вид [5]

В этих формулах R 0— вспомогательная величина, которую задают в 2–5 раз меньше, чем наименьшее из R аи R н. Выбрав R 0= 9 Ом, получим: С1 = 280 пФ, С2 = 297 пФ, L1 =0,16 мкГн.

На рис. 3.45, б изображена АЧХ рассчитанной выходной цепи, полученная в системе схемотехнического моделирования Micro-Cap7. По вертикали отложен коэффициент передачи цепи по напряжению, по горизонтали — частота в мегагерцах. Если требуется увеличить крутизну спада характеристики для более эффективного подавления высших гармоник, к выходной цепи можно добавить еще точно такое же звено. Порядок его расчета полностью аналогичен описанному. Вводится еще одна дополнительная величина R д, которая должна фигурировать в расчетах первого звена вместо R a, а при расчетах второго — вместо R н. Необходимо только иметь в виду, что КПД выходной цепи не равен 100 % и уменьшается с увеличением количества звеньев.

Рис. 3.45. Выходная цепь: а— схема; б— АЧХ

Эта глава завершает обзор схемотехники каналов связи конструкциями приемников. Приведены схемы приемных устройств, способных взаимодействовать с соответствующими передатчиками ( гл. 3 ): индукционным; инфракрасным; лазерным.

Принципиальная схема

К входу приемника (рис. 4.1) подключена магнитная антенна L1, которая совместно с конденсатором С1 образует колебательный контур, настраиваемый на частоту поднесущей передатчика — 30 кГц. Это обеспечивает дополнительную помехозащищенность устройства. Сигнал с антенны усиливается примерно в 100 раз операционным усилителем DA1 и поступает на детектор, реализованный на диоде VD1.

С его выхода положительные импульсы подаются на компаратор DA2 для нормализации, т. е. для придания им стандартной амплитуды и прямоугольной формы, что необходимо для нормальной работы последующих устройств.

Рис. 4.1. Принципиальная схема индукционного приемника

Детали и конструкция

Катушка входного контура наматывается на ферритовом стержне диаметром 8 мм и длиной 6—10 см. Между двумя щечками внавал наматывают по всей длине стержня 650 витков провода диаметром 0,1–0,12 мм. Микросхему компаратора можно заменить отечественной К554САЗ или импортной LM311 с соответствующей коррекцией печатной платы. Для основного варианта плата изображена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Печатная плата индукционного приемника

Настройка

Чувствительность компаратора настраивается изменением опорного напряжения на инверсном входе с помощью потенциометра R10. При отсутствии полезного сигнала на входе это напряжение превышает напряжение смещения на прямом входе, в результате на выходе уровень логической единицы.

Настраивать приемник удобно совместно с индукционным передатчиком, рассмотренным в разделе 3.1 . Передатчик включается в режим непрерывного излучения соединением его входа с выводом 8 микросхемы DA1. Приемник помещают внутри индукционной петли так, чтобы ферритовая антенна располагалась вертикально, при этом связь с петлей будет максимальна. Контролируя с помощью осциллографа напряжение на выводе 6 микросхемы DA1 приемника, подбором величины С1 добиваются его максимизации, что будет соответствовать настройке входного контура в резонанс с частотой передатчика.