Принцип работы приемного тракта радиостанции Р

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Р.БЕРУНИ
АВИАЦИОННЫЙ
ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА: «ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАДИОЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И АЭРОПОРТОВ»
Допустить к защите в ГЭК
Зав.кафедрой «РЭО JIAи А»
к.ф.-м.н., доц. И.М.Сайдумаров
____________________________
«_____»______________2014г.
Направление образования: 5524600 - «Эксплуатация авиационного
радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов»
Выпускная квалификационная работа
ТЕМА: "МОДЕРНИЗАЦИЯ ОПЕРНОГО ГЕНЕРАТОРА И
УСИЛИТЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ АВАРИЙНОГО
ПЕРЕДАТЧИКА"
Выполнил:
Азимов А. Ж.
Руководитель:
доц. Сайдумаров И.М.
Рецензент:
Ташкент-2014г.
Содержание
Введение……………………………………………………………..
ГЛАВА I. РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА(обзор)…………………
1.1. Принцип работы приемного тракта радиостанции Р-832 М…………..
1.2. Принцип работы передающего тракта радиостанции Р-832 М…………
1.3. Принцип работы системы компенсации нестабильности частоты приемника и
передатчика радиостанции Р-832 М…………………………….
1.4. Принцип работы системы дистанционной настройки радиостанции Р-832
М…………………………………………………………………………..
1.5. Принцип совместной работы основного и аварийного приемников на одну
антенну радиостанции Р-832 М…………………………………………..
1.6. Модернизированный ГПД …………………………………..……………..
1.6.1.
Элементы конструкции и детали………………………………………
1.6.2.
Настройка………………………………………………………………..
1.6.3.
Новый РА в трансивере ……………………………………………….
ГЛАВА II. Расчетная часть …………………………………………………..
2.1. Рассчитать модернизированный УПЧ аварийного передатчика с детальной
разработкой элементов…………………………………………….
2.1.1. Анализ технического задания…………………………………………..
2.1.2. Синтез структурной схемы………………………………………………
2.1.3 Разработка и расчет принципиальной схемы…………………………..
2.2. Расчёт параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе
2.2.1 Схема транзисторного усилителя низкой частоты……………………..
2.2.2. Выбор биполярного транзистора…………………………………………
2.2.3. Выбор положения рабочей точки…………………………………………
2.2.4. Расчет параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе
2.3. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на полевом
транзисторе………………………………………………………………………………
2.4. Расчетная часть (генератор)…………………………………………………
2.4.1. Анализ технического задания……………………………………………..
2.4.2. Разработка и расчет принципиальной схемы……………………………
ГЛАВА III. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………
Технико-экономическое обоснование…………………………………….
ГЛАВА IV. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ…………………
Охрана труда……………………………………………………………….
Заключение……………………………………………………………………
Список использованной литературы…………………………………………
Введение
Характерной особенностью современных электронных усилителей является
исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены.
Усилители различаются по характеру усиливаемых сигналов: усилители
гармонических сигналов, импульсные усилители и т. д. Также они различаются по
назначение, числу каскадов, роду электропитания и другим показателям.
Однако одним из наиболее существенных классификационных признаков
является диапазон частот электрических сигналов, в пределах которого данный
усилитель может удовлетворительно работать. По этому признаку различают
следующие основные типы усилителей:
Усилители низкой частоты, предназначенные для усиления непрерывных
периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от
десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью УНЧ является то,
что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней велико и обычно
составляет не менее нескольких десятков.
Усилители постоянного тока – усиливающие электрические сигналы в
диапазоне частот от нуля до высшей рабочей частоты. Они позволяют усиливать
как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.
Избирательные усилители – усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот.
Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней.
Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и
выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить
заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полоса частотного
диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки
таких усилителей колебательного контура. В связи с этим избирательные
усилители часто называют резонансными.
Широкополосные усилители, усиливающие очень широкую полосу частот.
Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной
связи, радиолокации и телевидения. Часто широкополосные усилители называют
видеоусилителями. Помимо своего основного назначения, эти усилители
используются в устройствах автоматики и вычислительной техники.
1.1.
Принцип работы приемного тракта радиостанции Р-832 М
Приемный тракт радиостанции Р-832 М используется полностью в УКВ и
ДЦВ диапазонах. Приемный тракт радиостанции предназначен для выделения и
усиления напряжения принимаемого сигнала, преобразования его в напряжение
промежуточной частоты и получения напряжения звуковой частоты или
прямоугольных видеоимпульсов при работе в режиме частотной телеграфии, а
также для получения напряжения низкой частоты, используемой при совместной
работе радиостанции с изделием АРК-Д. Кроме того, отдельные каскады
приемника являются общими с передатчиком и используются для формирования
и усиления сигнала передатчика. Схема приемопередающего тракта приведена на
рисунке:
Рис.1. Схема приемно-передающего тракта радиостанции Р-832М.
Приемный тракт радиостанции выполнен по супергетеродинной схеме с
тройным
преобразованием
функциональные узлы:
частоты
и
включает
в
себя
следующие
– фильтр нижних частот;
– пульты управления;
– распределительная коробка к пультам;
– первый, второй, третий, четвертый каскады усиления высокой частоты;
– первый смеситель;
– первый гетеродин;
– усилитель первой промежуточной частоты;
– второй смеситель;
– второй гетеродин;
– усилитель второй промежуточной частоты;
– третий смеситель;
– усилитель третьей промежуточной частоты;
– детектор сигнала;
– буферный каскад;
– подавитель шумов;
– детектор подавителя шумов;
– усилитель низкой частоты;
– усилитель и детектор АРУ;
– датчик опорных частот;
– каскад электронной подстройки частоты;
– каскады компенсации нестабильности частоты;
– гетеродин в режиме передачи;
– блок частотной телеграфии.
Первый, второй, третий и четвертый каскады усиления высокой частоты, а
также
первый
смеситель
конструктивно
объединены
в
один
блок
-
высокочастотную головку (блок 42).
Плавный генератор, усилитель и утроитель плавного гене-ратора, каскад
электронной подстройки частоты составляют блок первого гетеродина (блок 83).
Эти блоки расположены в гермообъеме радиостанции (блок 98).
Усилитель низкой частоты (блок 9), датчик опорных частот (блок 7), блок
частотной телеграфии (блок 52) являются самостоятельными сменными блоками.
Остальные функциональные узлы входят в блок промежуточной частоты (блок
46), который также является сменным. Фильтр нижних частот (блок 108) выделен
в отдельный блок и находится вне станции.
При работе в ДЦВ диапазоне напряжение сигнала через блок 108 поступает
на четырехкаскадный усилитель высокой частоты. Четыре перестраивающиеся в
диапазоне 220-390 МГц, укороченные емкостями, разомкнутые полуволновые
коаксиальные линии обеспечивают необходимые полосы пропускания 2-3 МГц,
ослабление по зеркальному каналу первой промежуточной частоты более 60 дБ и
достаточную температурную стабильность в интервале -60°С +50°С.
Усиленное напряжение высокой частоты поступает на первый смеситель. На
смеситель поступает также утроенное по частоте напряжение плавного генератора
с утроителя блока первого гетеродина. В анодной цепи этого каскада включен
контур первой промежуточной частоты.
Напряжение первой промежуточной частоты (f1ПЧ = 24.975 МГц) с первого
смесителя поступает на усилитель первой промежуточной частоты и затем на
второй смеситель, на который также поступает напряжение второго гетеродина.
Второй гетеродин стабилизирован кварцем, который работает на основной
частоте, равной f2гет = 22,075МГц.
Напряжение второй промежуточной частоты (f2ПЧ = 2,9 МГц) поступает на
третий смеситель. В качестве напряжения третьего гетеродина используется
преобразованное путем многократного гетеродинирования в датчике опорных
частот
напряжение
высокочастотных
колебаний
первого
гетеродина.
Гетеродинирование выполнено таким образом, что отклонение от номинала
частоты первого гетеродина вызванное паразитной частотной модуляцией за счет
фона
переменного
тока
питающих
напряжений,
вибрации,
а
также
нестабильностью нуля дискриминатора, равно по величине отклонению от
номинала частоты третьего гетеродина (f3гет = 2,416 МГц), но противоположно
по знаку. Таким образом, в третьем смесителе происходит компенсация
нестабильности гетеродина.
В коллекторную цепь третьего смесителя включен электромеханический
фильтр ЭМФ, настроенный на третью промежуточную частоту (f3ПЧ = 0,484
МГц) и обеспечивающий основную избирательность по соседнему каналу. Полоса
пропускания ЭМФ равна 43 кГц на уровне 6 дБ, коэффициент прямоугольности
Кп60дБ?1,8.
С буферного каскада напряжение третьей промежуточной частоты через
усилитель ШПЧ поступает на детектор АРУ для ламп УВЧ.
Напряжение третьей промежуточной частоты подвергается усилению в трех
каскадах. С последнего каскада УПЧШ напряжение третьей промежуточной
частоты поступает на детектор сигнала, детектор подавителя шумов, детектор
АРУ для УПЧШ и эмиттерный повторитель.
Напряжение звуковой частоты, выделенное на нагрузке детектора сигнала,
подается через буферный каскад и эмиттерный повторитель на трехкаскадный
усилитель низкой частоты. С выходного каскада УНЧ напряжение поступает на
пульт управления и абонентский аппарат, к которому подключаются телефоны
оператора.
Для обеспечения совместной работы радиостанции с радиопеленгаторами
"Стебель" и "АРК-Д" с детектора сигнала снимается напряжение низкой частоты (
F = 30 Гц) и через специальный буферный каскад подается на выходной разъем.
Автоматической регулировкой усиления охвачены каскады усилителя
высокой частоты и каскады усилителя третьей промежуточной частоты. Действие
АРУ начинается с двойной чувствительности приемника и обеспечивает
незначительное возрастание выходного напряжения при увеличении напряжения
на входе приемника до 0,1 мВ.
Подавитель шумов снимает напряжение питания с буферного каскада,
исключая тем самым прослушивание оператором собственных шумов приемника.
При наличии на входе приемника сигнала, превышающего порог срабатывания
ПШ,
буферный
каскад
получает
напряжение
питания
и
обеспечивает
прохождение сигнала в тракт низкой частоты. По желанию оператора подавитель
шумов может быть включен или выключен тумблером "ПШ" на пульте
управления.
Напряжением 1 гетеродина в ДЦВ диапазоне служит утроенное по частоте
напряжение
плавного
генератора.
Плавный
генератор
имеет
диапазон
65,008(3)+121,658 (3) МГц и настраивается в соответствии с набранным на пульте
управления каналом с помощью электромеханического и электронного кольца
автоподстройки по управляющему напряжению с дискриминатора датчика
опорных частот.
Напряжение с плавного генератора поступает на утроитель частоты, контур
которого перекрывает диапазон 195,025-364,975 МГц. Утроенное напряжение
плавного генератора подается на первый смеситель приемника в режиме приема
или переключается на смеситель передатчика в режиме передачи.
В УКВ диапазоне (118+140 МГц) напряжение сигнала поступает на тот же
четырехкаскадный усилитель высокой частоты. При этом в разрыв центральной
жилы коаксиальной линии каждого каскада с помощью контактной системы
включается
катушка
индуктивности,
которая
вместе
с
переменными
конденсаторами в начале и конце коаксиальной линии образуют УКВ контур.
Полоса пропускания высокочастотного тракта в УКВ диапазоне порядка 1 МГц.
Далее усиление происходит также, как и в ДЦВ диапазоне, с той лишь
разницей, что преобразование в 1 смесителе происходит не с третьей гармоникой
частоты плавного генератора, а с первой (93,0083(3) + 115,0083(3) МГц). При этом
образуется первая промежуточная частота не 24,975 МГц, а 24,991 МГц; вторая
промежуточная частота не 2,9 МГц, а 2,9166 МГц, а для получения третьей
промежуточной частоты (0,484 МГц) вместо частоты 2,4166 МГц, подаваемой с
ДОЧ, используется частота кварцевого гетеродина 2,432 MГц.
В режиме передачи в диапазоне УКВ и ДЦВ участвуют следующие
функциональные узлы и блоки приемного тракта:
- первый гетеродин (плавный генератор с утроителем частоты);
- датчик оперных частот;
- каскад электронной подстройки частоты;
- второй смеситель передатчика (он же первый УВЧ приемника );
- первый УВЧ передатчика (он же второй УВЧ приемника);
- второй УВЧ передатчика (он же третий УВЧ приемника);
- третий УВЧ передатчика (он же четвертый УВЧ приемника).
1.2. Принцип работы передающего тракта радиостанции Р-832 М
Назначение передающего тракта состоит в формировании и усилении
сигналов высокой частоты в диапазонах 220-389,95 МГц и 118-140 МГц и
передаче в антенну мощности высокой частоты порядка 15-20 Вт.
Передающий тракт выполнен по схеме с преобразованием частоты и
включает в себя следующие функциональные узлы (см. рис.):
– плавный генератор с усилителем и утроителем частоты;
– каскад электронной подстройки частоты;
– кварцевый генератор;
– первый смеситель;
– усилитель напряжения частоты 24,975 МГц;
– второй смеситель;
– усилитель высокой частоты;
– выходной усилитель мощности;
– фильтр нижних частот;
– модулятор;
– датчик опорных частот
Кварцевый генератор, первый смеситель и первый каскад усиления
напряжения частоты 24,975 МГц конструктивно входят в блок промежуточной
частоты (блок 46). Второй каскад усиления напряжения частоты 24,975 МГц
представляет собой самостоятельный блок 109. Второй смеситель, три каскада
усиления высокой частоты конструктивно входят в блок в.ч. (блок 42). Два
каскада промежуточных усилителей и выходной усилитель мощности составляют
самостоятельный блок 41, который является сменным. Модулятор (блок 48) и
датчик опорных частот (7 блок) также являются самостоятельными сменными
блоками.
В качестве задающего генератора передатчика используется первый
гетеродин приемника (в диапазоне УКВ - основная частота плавного генератора
93,0083(3) + 115.0083 (3) МГц, в диапазоне ДЦВ - утроенная частота плавного
генератора 195,025 + 364,975 МГц).
Напряжение первого гетеродина поступает на второй смеситель передатчика,
на который одновременно поступает напряжение, равное первой промежуточной
частоте приемника: 24,975 МГц - в диапазоне ДЦВ и 24,991 МГц - в диапазоне
УКВ. В результате сложения этих колебаний формируется рабочий диапазон
частот передатчика 220-389,95 МГц и 118-140 МГц.
В диапазоне ДЦВ частота 24,975 МГц в режиме передачи образуется в
первом смесителе передатчика в результате сложения колебаний кварцевого
генератора (22,559 МГц) и колебаний с частотой 2,416 МГц, поступающих из
датчика опорных частот.
В диапазоне УКВ частота 24,991 МГц образуется так же, как и в диапазоне
ДЦВ, только вместо частоты 2,416 МГц на первый смеситель передатчика
поступает от специального кварцевого генератора частота 2,432 МГц.
Поскольку основная нестабильность колебаний частоты 24,975 МГц равна и
противоположна по знаку нестабильности утроенной частоты перввго гетеродина,
то в диапазоне ДЦВ при сложении частот во втором смесителе передатчика
происходит компенсация нестабильности.
В результате стабильность частоты передатчика определяется в основном
стабильностью кварцевых гетеродинов, участвующих в формировании рабочих
сигналов.
Напряжение, полученное после второго смесителя, усиливается в блоке 42
тремя каскадами высокой частоты и поступает на вход блока передатчика (блок
41), где происходит дальнейшее усиление. Два каскада усиления высокой частоты
в блоке 42 в режиме "передача" охвачены автоматической регулировкой
усиления.
Блок передатчика состоит из двух каскадов промежуточных усилителей и
каскада усилителя мощности. В качестве анодных нагрузок применены
полуволновые коаксиальные контуры, настроенные на одну и ту же частоту и
сопряженные по диапазону. Перестройка контуров производится с помощью
переменных конденсаторов, связанных общей осью.
Модуляторная часть передающего тракта служит для усиления напряжения
звуковой
частоты,
обеспечивает
поступающего
заданные
с
частотные
ларингофонов.
и
Модуляторная
амплитудные
часть
характеристики
низкочастотного тракта передатчика при допустимых нелинейных искажениях.
В передатчике применена анодная модуляция. Модулирующее напряжение
подается на аноды усилителя мощности и предоконечного каскада. Применение
двойной модуляции позволяет получить глубокую и неискаженную модуляцию.
Высокочастотные колебания передатчика через контакты антенного реле и
фильтр нижних частот поступают в антенну.
1.3. Принцип работы системы компенсации нестабильности частоты
приемника и передатчика радиостанции Р-832 М
Для повышения стабильности частоты приемника и передатчика в диапазоне
ДЦВ применена система компенсации частоты. В диапазоне УКВ заданная
стабильность частоты обеспечивается без системы компенсации. Основным
источником нестабильности частоты является плавный генератор, который, как
известно, используется как первый гетеродин приемника в режиме "прием" и как
задающий генератор в режиме "передача". Поэтому задачей системы является
компенсация нестабильности частоты плавного генератора
Компенсация нестабильности частоты приемника достигается применением в
качестве
напряжения
третьего
гетеродина
приемника
напряжения
преобразованной частоты первого гетеродина. При этом преобразование частоты
выполнено таким образом, что уход частоты третьего гетеродина равен и
противоположен по знаку уходу частоты первого гетеродина. Второй гетеродин
приемника стабилизирован кварцем и практически на стабильность частоты
приемника не влияет.
Напряжение частоты третьего гетеродина образуется путем пятикратного
преобразования частоты первого гетеродина приемника в датчике опорных частот
(блок 7) (рис .2).
Рис.2. Схема образования f третьего гетеродина.
В первой половине диапазона преобразование имеет вид:
fПЧ1 = fГГС - fПГ
fПЧ2 = fПЧ1 - fГ1ПС
fПЧ3 = fПЧ2 - fГ2ПС
fПЧ4 = fПЧ3 + fГТС
fg = fПЧ5 = fПЧ4 – fГ1/2Д
Во второй половине диапазона преобразование имеет вид
fПЧ1 = fПГ - fГГС
fПЧ2 = fПЧ1 - fГ1ПС
fПЧ3 = fПЧ2 - fГ2ПС
fПЧ4 = fПЧ3 + fГТС
fg = fПЧ5 = fГ1/2Д – fПЧ4,
где fg – частота дискриминатора;
fГ1/2Д - частота генератора половины диапазона.
Выражая значения промежуточных частот через частоты кварцевых генераторов
блока ДОЧ, получим:
для первой половины диапазона
fg = fГГС – fПГ – fГ1ПС – fГ2ПС + fГТС – fГ1/2Д
для второй половины диапазона
fg = fГГС – fПГ + fГ1ПС + fГ2ПС - fГТС + fГ1/2Д
Обозначим результирующую частоту кварцевых генераторов через fconst. Тогда
для каждой фиксированной частоты радиостанции формула принимает вид:
fg = fconst – fПГ
Из формулы видно, что увеличение fПГ на величину Δf вызывает уменьшение fg
на ту же величину и наоборот, уменьшение fПГ на величину Δf вызывает
увеличение fg не ту же величину (рис.3).
Рис.3. Система компенсации частоты приеника.
Поскольку ΔfПГ x 3 и Δfg x 3 равны и противоположны по знаку, третья
промежуточная
частота
нестабильности fПГ.
приемника
остается
постоянной
при
наличии
fПЧ3 = fС – [(fПГ ± Δf)x3] - [(fg ± Δf)x3] – fГЕТ2
Компенсация нестабильности частоты передатчика осуществляется в процессе
формирования частоты сигнала передатчика (рис.4).
Рис.4. Система компенсации нестабильности частоты передатчика.
Задающим
генератором
передатчика
является
плавный
генератор,
напряжение сигнала которого подается на второй смеситель передатчика.
Для получения частоты сигнала fc необходимо подать на этот же смеситель
напряжение с частотой, равной первой промежуточной частоте приемника f ПЧ1.
Напряжение этой частоты fПЧ1 снимается с первого смесителя передатчика, на
который подается напряжение генератора, стабилизированного кварцем с
частотой fГЕТ1 и утроенная частота fg. Поэтому, частота сигнала образуется при
сложении частот fПГ x 3, fg x 3 и fГЕТ1
fС = (fПГ x 3) + (fg x 3) + fГЕТ1
Как указано выше, уходы частот fПГ и fg равны и противоположны по знаку,
поэтому частота сигнала fC остается постоянной при наличии нестабильности
частоты fПГ
fС = [(fПГ ± Δf)x3] + [(fg ± Δf)x3] + fГЕТ1
1.4.
Принцип работы системы дистанционной настройки радиостанции
Р-832 М
По принципу действия система дистанционной настройки радиостанции Р832М относится к полуавтоматическим системам, в которых оператор с пульта
управления дистанционно переключает датчик опорных частот на какую-либо
частоту его сети, а настройка всех остальных элементов радиостанции
осуществляется автоматически по выбранной опорной частоте.
Система дистанционной настройки решает три основных задачи:
а) установку опорной частоты;
б) автоматическую настройку плавного генератора по выбранной опорной
частоте;
в) установку углов конденсаторов переменной емкости контуров приемника и
передатчика.
Дистанционная установка опорной частоты осуществляется в датчике
опорных частот. Автоматическая настройка плавного генератора (ПГ) приемника
по выбранной опорной частоте осуществляется за счет последовательного
действия системы поиска и системы автоматической подстройки частоты.
При работе указанных систем индикатором настройки служит частотный
дискриминатор датчика опорных частот (ДОЧ). Электромеханическая система
поиска воздействует на частоту настройки плавного генератора путем вращения
ротора конденсатора переменной емкости (КПЕ). Система автоматической
подстройки, определяющая конечную точность настройки, воздействует на
настройку ПГ двумя способами: с помощью вращения КПЕ (электродвигателя) и
электронного управляющего элемента (ферровариометра).
В целях исключения ложных настроек применена система выбора сектора
(поддиапазона) поиска. В зависимости от выбранной опорной частоты системе
выбора сектора определяет поддиапазон, в пределах которого находится
требуемая частота, и выключает датчик опорных частот, когда частота гетеродина
выходит за пределы указанного диапазона. Одновременно с настройкой ПГ
устанавливаются механически сопряженные с ним углы КПЕ контуров приемника
и передатчика.
Схема системы дистанционной настройки представлена на рис.5.
Рис.5. Схема системы дистанционной настройки радиостанции.
Для дистанционного управления датчиком опорных частот, осуществляемого с
вынесенного пульта, применяется параллельный 14-ти разрядный код. Роль датчиков кода
выполняют два устройства - устройство набора частоты (наборное устройство - НУ) и
запоминающее устройство (ЗУ) на 20 каналов.
Наборные устройства для диапазонов УКВ и ДЦВ - разные и предназначены для
настройки только в соответствующем диапазоне. Для обеспечения работы станции во всем
диапазоне волн (УКВ и ДЦВ) на борту самолета должны быть установлены два наборных
устройства - наборное устройство УКВ (в блоке 61) и наборное устройство ДЦВ (в блоках 21 и
22). Наборное устройство позволяет произвести набор любой частоты в пределах сетки частот
радиостанции с помощью трех операций - поворотом 3-х переключателей ("десятки МГц",
"единицы МГц", "доли МГц"). Запоминающее устройство позволяет осуществить выбор любой
из 20 предварительно настроенных волн с помощью одной операции - поворотом ручки ЗУ
"канал" на требуемый канал.
Поиск выбранной опорной частоты производится в пределах всего диапазона с помощью
электродвигателя Ml, который питается от усилителя постоянного тока блока 11. Направлением
поиска управляет триггер с двумя устойчивыми состояниями, который опрокидывается на
краях диапазона сигналом, поступающим с концевых микровыключателей В3 и В4 механизма
настройки. При опрокидывании триггера происходит изменение полярности выходного
напряжения усилителя и, вследствие этого, реверсирование двигателя (сигнал с выхода
триггера воздействует на вход усилителя).
Поиск производится до тех пор, пока частота ПГ не попадет в полосу схватывания
системы АПЧ, при этом триггер отключается от усилителя под воздействием напряжения,
поступающего с детектора блока ДОЧ. На триггер, кроме напряжения с концевых контактов,
подается также напряжение с выхода дискриминатора, усиленное первыми каскадами УПТ. Это
напряжение опрокидывает триггер из одного устойчивого состояния в другое при переходе
положения настройки.
Благодаря этому, при выходе системы из зоны действия АПЧ в процессе поиска триггер
остается в том устойчивом состоянии, которое соответствует полярности последнего
действующего напряжения, т.е. триггер запоминает направление прохода настройки и,
воздействуя на усилитель, реверсирует двигатель в направлении настройки.
Дискриминатор используется для точной настройки и подстройки частоты ПГ. Настройка
по дискриминатору начинается в момент, когда путем поиска частота ПГ попадает в полосу
схватывания системы АПЧ. В этот момент, как указsвалось, на триггер подается напряжение с
детектора блока ДОЧ, и он отключается от усилителя. Одновременно на вход усилителя
подается напряжение с выхода дискриминатора. Это же напряжение подается на вход
электронного управляющего элемента.
Совместная работа механического и электронного управляющих элементов происходит
следующим образом: двигатель Ml изменяет частоту ПГ путем вращения ротора КПЕ, а
электронный управляющий элемент выполняет ту же задачу путем изменения индуктивности
ферровариометра, подключенной параллельно контуру ПГ.
Таким образом, с момента вхождения частоты ПГ в полосу схватывания работа системы АПЧ
осуществляется с помощью двух управляющих элементов: электронного и механического.
На рис.6 приведены характеристики, поясняющие работу системы при наличии двух
управляющих элементов: механического и электронного. Кривая 1 представляет собой
статическую характеристику дискриминатора в системе координат Δf, Uу, которая при
пересчете частотных расстроек в соответствующие угловые величины может рассматриваться и
как характеристика в системе координат Δα, Uу. Эта кривая характеризует зависимость
напряжения на дискриминаторе от угловых расстроек ПГ при отключенном электронном
управляющем элементе.
Кривые 2 представляют собой статические характеристики электронного управляющего
элемента, совмещенные с характеристикой дискриминатора в одной системе координат.
Кривая, соответствующая максимальной девиации частоты, определяет полосу удержания
системы АПЧ с электронным управляющим элементом. На рис.6 кривая 2, определяющая
полосу удержания, условно проведена через точку максимального значения напряжения
дискриминатора; практически эта кривая проходит ниже.
Рис.6. Характеристики работу системы: механического и электронного.
Кривая 3, проведенная через точки, полученные путем вспомогательных построений,
характеризует собой зависимость напряжения на дискриминаторе от угловых расстроек
конденсатора ПГ при подключенном электронном управляющем элементе и редставляет собой
обобщенную характеристику дискриминатора при совместном действии двух управляющих
элементов. Для обеспечения устойчивости системы в схеме предусмотрены управляющие
фильтры, меняющие свои характеристики при переходе от поиска к режиму удержания. Фильтр
на входе электронного управляющего элемента управляется сигналом, поступающим с
детектора ДОЧ. Фильтр на входе УПТ меняет свои характеристики под воздействием
напряжения, снимаемого с выхода УПТ.
В процессе поиска датчик опорных частот отпирается лишь на то время, в течение
которого частота ПГ находится в пределах выбранного поддиапазона. Это обеспечивается
системой выбора сектора, состоящей из дешифратора в блоке ДОЧ и секторного переключателя
в механизме настройки. Схема дешифратора и конфигурация контактов секторного
переключателя выбраны таким образом, что весь диапазон частот радиостанции разбивается на
17 поддиапазонов по 200 волн в каждом поддиапазоне.
Усилитель постоянного тока имеет релейную характеристику показанную на рис. 4,
следовательно, максимальная величина остаточной расстройки определяется напряжением
отпускания усилителя Uотп (рис .7).
Рис.7. Выходная характеристика УПТ.
Как указывалось выше, дистанционная установка опорной частоты сводится
к включению соответствующих реле в ДОЧ. Реле включается в соответствии с
кодом, передаваемым с пульта управления по 14-ти проводам. Код, используемый
в радиостанции, представлен в таблице 1. Все провода разбиты на 3 группы:
1 группа – 1 - 5 провода - используется для переключения десятков МГц;
2 группа – 6 - 9 провода - для переключения единиц МГц;
3 группа – 10 - 14 провода - для переключения долей МГц (с шагом через 50 кГц).
Особенностью выбранного кода, вытекающей из структуры блока ДОЧ,
является то, что во второй половине диапазона во 2 и 3 группах кодовые
комбинации следуют в обратном порядке. Так, например, при переключении
единиц МГц от 0 до 9 в первой половине диапазона кодовые комбинации 2
группы меняются от 0000 до 1001. Если частота находится во 2 половине
диапазона, то кодовые комбинации меняются от 1001 до 0000.
Таблица 1
Для облегчения пересчета кодовых комбинаций в частоту каждому проводу
управления приписан условный "вeс", указанный в нижней строке таблицы 1.
Если частота находится в 1 половине ДЦВ диапазона, то для перехода от кода к
частоте нужно сложить "веса" включенных проводов и прибавить постоянное
слагаемое "200". Например:
В этом случае под током должны находиться провода управления с "весами": 40;
20; 4; 2; 1; 0,2; 0,1; 0,05. Если частота находится во 2-ой половине ДЦВ диапазона,
то "вес" 2-ой группы нужно предварительно вычесть из 9, а "вес" 3-ей группы из
0,95. Например:
В этом случае под током должны быть провода с "весами" 100; 40; 20; 2; 0,4 и 0,2.
В УКВ диапазоне устанавливаемая частота соответствует определенным образом
частоте второй половины ДЦВ диапазона (304 + 370 МГц).
Закон соответствия определяется формулой:
fДЦВ = 3 fУКВ - 50.
Например, при настройке радиостанции в УКВ диапазоне на частоту 122/45 МГц
с пульта управления должен поступать код, соответствующий частоте ДЦВ
диапазона, равно: 3 x 122,45-50 = 317,35 МГц. В качестве датчиков кода в
радиостанции используются два вида устройств: наборное - для набора любой
волны и запоминающее - для установки ограниченного числа предварительно
зафиксированных волн.
Работу всей системы в целом можно проследить на конкретном примере.
Пусть для установки опорной частоты на пульте управления набирается частота
267,35 МГц. Запоминающее (или наборное) устройство замыкает на корпус
провода управления с "весами": 40; 20; 4; 2; 1; 0,2; 0,1 и 0,05.
В датчике опорных частот срабатывают реле Р2, Р4 (дешифратор кварцев
грубой сетки), Р6, Р7, Р8, Р9 (дешифратор кварцев 1-ой промежуточной сетки).
Р12 (дешифратор кварцев 2-ой промежуточной сетки) и Р14, Р15 (дешифратор
кварцев точной сетки).
Принцип работы всех дешифраторов аналогичен и отличается лишь
количеством переключаемых резонаторов. В качестве примера рассмотрим работу
дешифратора 1-ой ПС. Кварцы этой группы соединены со схемой генератора
через коммутирующее диоды Д15 - Д24. В зависимости от выбранной
комбинации проводов на пульте управления один ив упомянутых диодов открыт
и через него течет коллекторный ток генератора величиной примерно 3 мА. В
результате на шине, соединяющей положительные электроды диодов Д15 - Д24
образуется потенциал ± (8 - 11)В и, в зависимости от величины сопротивления из
групп R91 - R100, включенного последовательно с открытым диодом.
Остальные диоды
этой
группы
заперты,
что
делает
невозможным
возбуждение кварцевого генератора на всех кварцах групп, кроме кварца,
соединенного со схемой генератора через открытый диод. При срабатывании реле
Р6, Р7, Р8 и Р9 точка соединения сопротивлений R97, и R98 заземляется через
замкнутые контакты реле Р9, Р8 и Р10. Напряжение запирания порядка +8В,
формируемое из напряжения бортсети на делителе из резисторов R89, R90, через
замкнутые контакты реле Р6 поступает на диодную часть дешифратора этой
группы кварцев. В результате диоды Д15 - Д21 и Д23, Д24 оказываются
запертыми напряжением порядка 7 – 10В. Напряжение запирания диодов Д15,
Д16 формируется, цепью Д47, R91, R92, Д48 и R101; диодов Д17, Д18 - цепью
Д49, R93, R94, Д50 и R101; диодов Д18, Д20 - цепью Д51, R95, R96, Д52; диодов
Д24, Д24 - цепью Д55, R99, R100, Д56; диода Д21 - цепью Д53, R97 и замкнутые
контакты реле Р9, Р8 и Р10.
Аналогично подключаются выбранные кварцы к генераторам грубой сетки
(через открытый диод Д10), 2-ой ПС (через открытый диод Д26), ТС (через
открытый диод Д31) генератору половины диапазона (через открытый диод Д34
при
замыкании
на
корпус
провода,
соединяющего
точку
соединения
сопротивлений R119 и R120 с секторным переключателем механизма настройки).
Таким образом, выбраны 5 кварцевых резонаторов, соответствующих настройке
радиостанции на частоту 267,35 МГц.
Для выбора сектора необходимо, чтобы одновременно с установкой опорной
частоты релейный дешифратор ДОЧ замкнул на корпус один из пяти проводов
управления секторным переключателем (СП) в блоке 84, в данном случае
четвертый провод СП. Этот провод замыкает на корпус 3 и 8 контакты секторного
переключателя В6, один из которых расположен в первой половине диапазона, а
другой - во второй. Каждый контакт образует два сектора - четный и нечетный.
В процессе поиска щетки секторного переключателя скользят по контактам.
Когда щетки попадают в пятый сектор (верхняя часть третьего контакта
переключается В6), замыкается на корпус провод "откр. ДОЧ" по цепи: общий
токосъем верхние щетки - токосъем первой половины диапазона - контакты реле
Р1 и Р2 - токосъем нечетных секторов - средние щетки - верхняя часть третьего
контакта - четвертый провод секторного переключателя - контакты реле РЗ, Р4,
Р2, блока ДОЧ - корпус (рис .8).
Пятый сектор соответствует поддиапазону частот, в котором находится частота
267,35 МГц. Когда частота ПГ в процессе поиска попадает в указанный
поддиапазон, в ДОЧ отпирается диод Д23 и включается кварцевый генератор
половины диапазона. За пределами выбранного сектора кварцевый генератор
половины диапазона не работает, так как секторный переключатель размыкает
цепь отпирания ДОЧ. Таким образом, включается прохождение сигнала по тракту
ДОЧ при настройке ПГ на зеркальные частоты.
Рис.8. Схема электрическая принципиальная блока 7.
Рис.9. Схема электрическая принципиальная блока 11.
Состояние триггера поиска в начале процесса настройки случайно.
Предположим, что в исходном состоянии выходной сигнал триггера положителен.
Воздействуя на вход УПТ, триггер через линейку усиления положительных
сигналов отпирает выходной триод ПП9. Мост, образованный триодами ПП9 и
ПП10 в блоке 11 (рис.9) и резисторами R2, R3 в блоке 97, разбалансируется.
Двигатель Ml механизма настройки (рис.7), включенный в диагональ моста,
начинает вращать оси всех КПЕ в направлении, соответствующем возрастанию
частоты. Движение механизма в начале поиска в зависимости от исходного
состояния триггера может быть направлено как в сторону положения настройки,
так и в обратную. В последнем случае подвижная система механизма доходит до
конца
диапазона,
где
замыкается
концевой
микровыключатель
В4,
подключающий -50В через R2 ко входу триггера. Триггер опрокидывается и,
воздействуя через УПТ, реверсирует двигатель, направляя его к положению
настройки.
Рис.10. Механизм настройки.
Если в начале поиска оси конденсаторов КПЕ вращаются в направлении,
соответствующем убыванию частоты, то двигатель реверсируется в начале
диапазона концевым микровыключателем ВЗ.
В режиме поиска схемы управления фильтрами находятся в следующем
состоянии (рис.5): транзисторы ПП18 и ПП19 открыты, реле Р1 - под током и
размыкает свой контакт, благодаря чему фильтр оказывается развязанным от
дискриминатора
блока
ДОЧ
резистором
R52.
Транзистор
ПП1
закрыт
напряжением с выхода УПТ и отключает конденсатор С2 со входа УПТ. Реле Р2,
как и реле Р1, тоже находится под током и своими контактами замыкает выход
НЧ приемника, благодаря чему оператор не слышит в телефонах помехи,
возникающие в процессе поиска.
Схватывание ЧАП и переход к режиму удержания происходит следующим
образом: в момент прохода механизмом положения настройки на вход УПТ
поступает напряжение с выхода частотного дискриминатора, которым двигатель
реверсируется. В силу инерционности механизма система совершает затухающие
колебания вокруг положения настройки. Амплитуда колебаний в конце этого
процесса такова, что частота ПГ выходит за пределы полосы удержания ЧАП. На
выходе
детектора
ДОЧ
появляется
напряжение,
отпирающее
ключевой
транзистор ПП22 в блоке 11, благодаря чему выход триггера отключается от УПТ.
Одновременно сигнал с выхода детектора меняет состояние управляемого
фильтра. Транзистор ПП18 запирается, с некоторой задержкой запирается и
транзистор ПП19, реле Р1 отпускает и шунтирует резистор R52, реле Р2 тоже
отпускает и подключает телефоны к выходу НЧ приемника. Коэффициент
регулирования ЧАП резко возрастает, соответственно уменьшается скорость
изменения
напряжения
дискриминатора,
и
двигатель
останавливается.
Конденсатор С1 в схеме фильтра перезаряжается, на базе транзистора ПП1
появляется отрицательный потенциал, транзистор отпирается и подключает
конденсатор С2 фильтра на входе усилителя. Оба фильтра приходят в состояние,
соответствующее режиму удержания. На этом процесс настройки заканчивается.
В дальнейшем механический и электронный управляющий элементы
работают совместно в режиме автоподстройки. Электронный управляющий
элемент компенсирует быстрые возмущения, а механический управляющий
элемент
-
медленные
изменения
частоты
вызываемые
различными
дестабилизирующими факторами.
При переходе радиостанции с ДЦВ на УКВ диапазон кулачок блока ВЧ
приемника должен быть повернут на 180° и должна быть нажата ось,
включающая УКВ катушки индуктивности в контурах блока ВЧ. Для этого
механизм должен быть сначала развернут в сторону низших частот до упора, а
затем до упора в сторону высших частот. Такой порядок работы механизма при
смене
диапазонов
обеспечивается
автоматически
с
помощью
микропереключателей В1, В2, В5 (рис.6) и релейной схемы (реле Р2, РЗ, Р10 в
блоке 97), соответствующим образом управляющими работой блока У.
Управление
двигателем
в
пределах
угла
поиска
осуществляется
микропереключателями В3 и В4. Управление двигателем при переходе на другой
диапазон осуществляется с помощью микропереключателей B1, В2 и В5,
изображенных на рис. 6. Изображенное на рис.6 положение В5 соответствует
ДЦВ диапазону.
При переходе на УКВ диапазон по проводу "ВКЛ. УКВ" подается корпус, что
приводит к срабатыванию реле Р2. При срабатывании Р2 обрывается цепь
открывания блока ДОЧ, при этом блок ДОЧ закрывается и настройка пропадает;
кроме того, на провод «конц. конт» подается отрицательное напряжение через
резистор R25, и механизм начинает двигаться к низшим частотам. Одновременно
со стопорением об упор происходит срабатывание микропереключателей В2, В5.
При этом срабатывают реле Р10 и Р3, а реле Р2 возвращается в исходное
состояние.
Муфта переключения диапазонов разрывает кинематическую цепь от
двигателя к кулачку блока ВЧ и застопоривает его. По проводу "конц.конт" на
блок У подается теперь положительное напряжение через резистор R26 и
механизм, управляемый блоком У, начинает двигаться в сторону высших частот.
Одновременно со стопорением об упор срабатывает микропереключатель В1
и происходит восстановление кинематической цепи к кулачку блока ВЧ
приемника. Реле РЗ и Р10 возвращаются в исходное состояние. Управление
блоком У возвращается к переключателям ВЗ, В4, цепь "откр. ДОЧ"
восстанавливается,
происходят
нормальный
поиск
и
настройка
на
соответствующую частоту.
Переход на ДЦВ диапазон происходит аналогично.
1.5. Принцип совместной работы основного и аварийного
приемников на одну антенну радиостанции Р-832 М
Совместная работа основного и аварийного приемников обеспечивается
включением в антенно-фидерный тракт между блоком 108 и антенной
направленного ответвителя (блок 37). Направленный ответвитель уменьшает
взаимное влияние основного и аварийного приемников по высокой частоте.
При наличии напряжения высокой частоты на входе направленного
ответвителя в главной линии возникает падающая электромагнитная волна и
часть мощности поступает на вход основного приемника. Другая часть мощности
за счет направленных свойств ответвителя и наличия связи между основной и
вспомогательной линиями поступает на вход аварийного приемника.
В диапазоне частот аварийного приемника от 241 до 244 МГц направленный
ответвитель делит поступающую из антенны энергию пополам. В остальном
диапазоне частот ослабление энергии сигнала, поступающей в основной
приемник, меньше чем в 2 раза.
Поскольку направленный ответвитель служит для согласования антенны в
режиме приема, то в режиме передачи он отключается с помощью двух реле,
расположенных в блоке 37.
Напряжение высокой частоты в аварийном приемнике усиливается,
преобразуется и детектируется. С выхода детектора АП напряжение через пульт
управления поступает на усилитель, расположенный в блоке 97, и далее на вход
усилителя низкой частоты основного приемника.
1.6.
Модернизированный ГПД
Надо признать, что первоначальная реализация ГПД выполнена не совсем удачно.
Со временем выявились основные недостатки: плохая повторяемость и низкая
стабильность частоты. Последующая, более тщательная проработка этого узла,
позволила полностью устранить вышеперечисленные недостатки. Более того,
новый вариант ГПД, можно рекомендовать для использования в составе
практически любого трансивера там, где возникают проблемы, именно, с
реализацией стабильности частоты. ГПД работает совместно с системой ЦАПЧ цифровой автоподстройкой частоты.
За основу взята немного модернизированная схема генератора Колпитца,
отличающаяся
возможностью
осуществления
большей
добротности
колебательной системы, чем в широко известных схемах генераторов высокой
частоты. Активный элемент ГПД - транзистор VT5 включен по схеме эмиттерного
повторителя, за счет высокого входного сопротивления и небольшой емкости
конденсатора С18, шунтирование колебательного контура незначительно.
Генератор, собранный по схеме Колпитца, известен своей устойчивой генерацией,
а две ветви отрицательной обратной связи: параллельная (резистор R24) и
последовательная (резистор R21) обеспечивают работу транзистора VT5 в режиме
генератора постоянного (термостабильного) тока. Малая емкость эмиттерного
перехода транзистора КТ368А (около 2 пФ) и низкое выходное сопротивление
каскада создают условия для хорошей развязки колебательной системы в целом
от последующей нагрузки.
Для обеспечения хорошего отключения (при закрытом транзисторе), а также
для получения минимальных переходных емкостей коммутационной цепи (на
примере одной цепи VD1, VT1) запирающее напряжение +9 В подается через
высокоомный резистор R7. Необходимый коммутационный ток через диод
задается резистором R6. Использование достаточно высокоомных резисторов в
базовой цепи транзистора (R11, R12, С8) создает условия для хорошей развязки
генератора от коммутационного (диапазонного) напряжения, которое может быть
и нестабильным (+9В).
Эмиттерный повторитель на транзисторах VT6, VT7, имеющий низкое
выходное
сопротивление,
имеет
высокую
нагрузочную
способность
и
обеспечивает хорошую развязку от последующих каскадов.
Элементами D1.1 и D1.4 формируется сигнал прямоугольной формы.
Триггеры D3 каскадов предназначены для деления частоты ГПД на 2 или на 4.
Шифратор, собранный на диодах VD6...VD14 и элементах микросхем D1 и D2,
при подаче диапазонного напряжения, обеспечивает выбор соответствующего
поддиапазона. С выхода D1.3 сигнал приходит на вход двухтактного каскада.
Уровень выходного сигнала устанавливается резистором R36, а его симметрия
резистором R38. Повышающий трансформатор Тр.1 обеспечивает выходное
напряжение 6...7 В на нагрузке 2 кОм, которого достаточно для последующей
подачи на смеситель трансивера. Изменив схему включения трансформатора на
понижение напряжения, ГПД можно использовать совместно с низкоомными
смесителями. Выходной каскад обеспечивает хорошую форму и стабильную
амплитуду выходного сигнала на всех диапазонах.
Перестройка
по
частоте
осуществляется
варикапами
КВС111
и
двадцатиоборотным потенциометром 10 кОм, хотя недостатки такого способа
настройки хорошо известны. Традиционный способ перестройки с переменным
конденсатором, конечно же, предпочтительнее, а его качественные показатели
выше.
Собственно генератор работает в интервале частот от 15,82 до 25,2 МГц (для
промежуточной частоты 8820 кГц), что позволяет использовать высокодобротную
катушку сравнительно небольших размеров, а также конденсаторы небольшой
емкости. Следует отметить, что на 10-метровом диапазоне интервал перестройки
ограничен пределами 28,0... 29,0 МГц, поэтому для полного перекрытия следует
ввести еще один поддиапазон.
1.6.1. Элементы конструкции и детали
ГПД собирается на односторонней печатной плате 117х60 мм, толщиной 1,5
мм, и запаивается в коробку (высота 35 мм) из белой жести со съемными
крышками. Генераторная часть от остальной схемы отделена перегородкой.
Катушка индуктивности L размещается в экране, в качестве которого
используется корпус от реле РЭС-6.
Транзистор VT5 отбирается по максимальному усилению, не менее 100. Для
подбора контурных конденсаторов потребуются конденсаторы с разными ТКЕ:
МПО, П33 и М47. Диод VD3 составной - из двух параллельно включенных
КД409А. Конденсаторы С6 и С13 должны быть высокого качества с малым ТКЕ.
Питание ГПД желательно производить от отдельного стабилизатора напряжения
(КР142ЕН8А).
1.6.2. Настройка
Прежде всего, изготовление и последующая настройка ГПД - это очень
кропотливая работа, требующая большой аккуратности и терпения. Ее следует
начинать с проверки режимов по постоянному току. Затем, начиная с
низкочастотного,
необходимо
установить
границы
перестройки
каждого
поддиапазона. Подав на вход ЦАПЧ постоянное напряжение +5В, следует
проверить и, если понадобится, установить требуемые переменные напряжения.
Резисторами R36 и R38 устанавливается необходимая амплитуда и симметрия
выходного напряжения (сигнала).
Стабильность частоты ГПД первоначально проверялась на макете, а потом
уже на опытном образце, установленном непосредственно в трансивере. В
макетном варианте (с подключенной ЦАПЧ и контурными конденсаторами с ТКЕ
М47) стабильность частоты проявлялась следующим образом: после 2-минутного
прогрева выбег частоты составил 500 Гц, а затем в течение 8-часовой работы
частота изменялась на ±5 Гц. Максимальная неточность настройки на
корреспондента составляет 40 Гц (зависит от применяемой схемы ЦАПЧ). В
рабочем варианте ГПД, в котором контурные конденсаторы составлялись из
нескольких с разными ТКЕ, выбег частоты после включения практически
отсутствовал, и в течение 8-часовой работы выходная частота практически не
изменялась (судя по цифровой шкале). При работе в эфире девиация частоты не
наблюдается. Анализатором спектра проверка выходного сигнала ГПД не
проводилась.
1.6.3. Новый РА в трансивере
Мощные высокочастотные транзисторы стоят не дешево, и их приобретение
обходится в копеечку. Поэтому модернизация усилителя мощности с целью
замены дорогих транзисторов представляется актуальной. Чем же их можно
заменить? Мне приглянулись мощные "половики" IRF510, 520, 630. Ну, и что, что
импортные. Зато дешевые, примерно, доллар за штуку! Естественно. заменяя ими
биполярные транзисторы, пришлось, прежде всвао, переработать цепи смещения
(см."Р-Д" Na11 стр. 12. 13). Каких-либо других особенностей в этом усилителе
нет. Можно, лишь отметить, что при установке полевых транзисторов следует
соблюдать меры предосторожности от пробоя статическим электричеством.
Рис.
На рис. 1 приводится полная схема усилителя мощности. Резистором 150 Ом (со
"звездочкой") устанавливается ток покоя выходного каскада 150 мА. Конструкция
высокочастотных широкополосных трансформаторов Т1 ... Т4 такая же, как в
усилителе на биполярных транзисторах. Повторение этого усилителя в
нескольких экземплярах и последующие испытания показали его надежную
работу и высокие технические характеристики. Ниже приводятся некоторые из
них.
Входное и выходное сопротивление - 50 Ом;
Диапазон частот - 1,8 до 30 МГц;
Синусоидальная мощность на выходе при напряжении питания +15В на
сопротивлении нагрузки 50 Ом и с диапазонным ФНЧ:
на диапазонах 160 и 10 м - 45 Вт;
на остальных KB диапазонах - не менее 50 Вт;
Продукты интермодуляции на частоте 14170 КГц (за счет введения активной ООС
(отрицательной обратной связи) - не хуже -40 дБ.
Рис.
Конструктивных особенностей этот усилитель не имеет, и его сборка
соответствует тем же требованиям, предъявляемым к изготовлению подобных
устройств на биполярных транзисторах. Более того, этот усилитель универсален,
и его можно рекомендовать для внедрения в аналогичные радиолюбительские
конструкции.
2. Расчетная часть
2.1.1 Анализ технического задания
Усилители низкой частоты (УПЧ) предназначены для усиления непрерывных
периодических сигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от десятков
герц до десятков килогерц. Назначение УПЧ в конечном итоге состоит в
получении на заданном сопротивлении оконечного нагрузочного устройства
требуемой мощности усиливаемого сигнала. Современные УПЧ выполняются
преимущественно на биполярных и полевых транзисторах в дискретном и
интегральном исполнении.
Анализируя данные технического задания можно рассчитать мощность
сигнала на входе УНЧ по формуле (1.1.1) [3]:
Pв х 
U в2х
, (1.1.1)
4 Rг
где Rг - сопротивление источника сигнала,
U в х - действующее значение напряжения источника сигнала
(20 10 3 ) 2
Pвх 
 5 10 6 ( Вт )
4  20
Требуемый
коэффициент
усиления
по
мощности
всего
усилителя
рассчитывается по формуле (1.1.2):
К Робщ 
Рв ых
, (1.1.2)
Рв х
где Рвых - выходная мощность усилителя, указанная в техническом задании.
К Робщ 
3
 0.6 10 6
6
5 10
Значение коэффициента усиления по мощности всего усилителя в децибелах
рассчитывается по формуле (1.1.3):
К Робщ[ дБ ]  10 lg К Робщ (1.1.3)
К Робщ[дБ ]  10 lg( 0.6 10 6 )  58
2.1.3 Разработка и расчет принципиальной схемы
Принципиальная электрическая схема УПЧ приведена в приложении Б. При
расчете предполагается, что параметры транзисторов различных плеч одинаковы.
[3]
Величина напряжения источника питания определяется по формуле [3]
(1.3.1):
ЕК  8Рвых Rн  1 , (1.3.1)
Е К  8  3  4  1  10.8( В)
Максимальное значение коллекторного тока оконечных транзисторов VT3 и
VT4 определяется по формуле (1.3.2):
I K max расч 
EK
. (1.3.2)
2 Rн
I K max расч 
10.8
 1.35( А)
24
Значение тока покоя определяется, исходя из условия (1.3.3):
I Kp  (0.01...0.02) I K max расч (1.3.3)
I Kp  0,027( А)
Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из
оконечных транзисторов определяется по формуле (1.3.4):
PK max расч 
EK2
(1.3.4)
4 2 Rн
PK max расч 
10.8 2
 2.32( Вт )
4 2  4
По полученным значениям ЕК , I K max расч , PK max расч и заданному в техническом
задании f в выбирается тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы
максимально
допустимые
значения
параметров
транзисторов
превышали
расчетные, то есть:
U КЭ max  EК (1.3.5)
РK max  РK max расч (1.3.6)
I K max  I K max расч (1.3.7)
f h 21Э  2 f в (1.3.8)
Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ825 и КТ827 [5]:
100В  10.8В
125Вт  2.32Вт
20 А  1.35 А
4МГц  15кГц
Максимальное значение тока предоконечных транзисторов определяется по
формуле (1.3.9):
I K max расч.пред 
I K max расч
h21Э min
, (1.3.9)
где I K max расч - максимальное значение коллекторного тока оконечных
транзисторов;
h21Э min - минимальное значение коэффициента передачи тока оконечных
транзисторов.
I K max расч.пред 
1.35
 1.8 10 3 ( А)
750
.
Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из
предоконечных транзисторов определяется по формуле (1.3.10):
PK max расч.пред 
PK max расч.пред 
PK max расч
(1.3.10)
0,9
h21Э min (1 
)
R2 I K max расч.пред
2.32
0,9
750  (1 
)
1000  0,0018
 6 10 3 ( Вт )
По полученным значениям ЕК , I K max расч , PK max расч и заданному в техническом
задании f в выбирается тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы
максимально
допустимые
значения
параметров
транзисторов
превышали
расчетные, то есть:
U КЭ max .пред  EК (1.3.11)
РK max .пред  РK max расч.пред (1.3.12)
I K max .пред  I K max расч.пред (1.3.13)
f h 21Э.пред  5 f в (1.3.14)
Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ825 и КТ827 [5]:
125  10.8
125Вт  6 10 3 Вт
20 А  1.8  103 А
4МГц  75кГц
Емкость разделительного конденсатора С5 находится по формуле (1.3.15):
С5 
1
, (1.3.15)
f н Rн
где f н – нижняя граничная частота;
С5 
1
 3900( мкФ )
  20  4
Номинальное значение емкости разделительного конденсатора С5 выбрано
равным 4000 мкФ, в соответствии с ГОСТ 10318-80.
Значения сопротивлений резисторов R7 и R8 выбраны равными 100 Ом и
будут уточняться при моделировании схемы на ЭВМ.
Частотные искажения каскада в области низких и высоких частот
рассчитываются по формулам (1.3.16) и (1.3.17) соответственно:
2


1
 (1.3.16)
М н. расч.1  1  
 2f н RнС 5 
2
 f 
М в. расч.1  1   в  , (1.3.17)
 f h 21Э 
где f в – верхняя граничная частота.
2
М н. расч.1
1


 1 
  1,06(дБ )
6
 2  20  4  3900 10 
2
 15000 
М в. расч.1  1  
  1(дБ )
6
 4 10 
Входной ток двухтактного безтрансформаторного каскада рассчитывается по
формуле (1.3.18):
I вх 
I K max расч.пред
h21Э min
, (1.3.18)
где I K max расч.пред - максимальное значение тока предоконечных транзисторов.
I вх 
1.8 10 3
 2.4( мкА)  0,01мА
750
Ток делителя R4-R5-R6 определяется из соотношения (1.3.19):
I д  (5...10) I вх (1.3.19)
I д  0,1мА
Значение сопротивления резистора R5 определяется по формуле (1.3.20):
R5 
U R 5 U БЭ1  U БЭ 2  U БЭ 3

, (1.3.20)
Iд
Iд
где IД – ток делителя R4-R5-R6;
UБЭ1, UБЭ2, UБЭ3, - напряжения смещения на эмиттерных переходах
соответствующих транзисторов, определяемые по входным характеристикам.
R5 
Для
обеспечения
1В  1В  0,8В
 28кОм
10  4 А
минимальных
нелинейных
искажений
напряжения
смещения на коллекторных переходах VT1 и VT2 должны быть равны, так как
параметры h21Э и IКБ0 этих транзисторов одинаковы. То есть
U R 4  U R5  U R 6  ЕК (1.3.21)
U КЭ  U R 5  (U КЭ  U R8 )  ЕК (1.3.22)
2U КЭ  U R 5  I K max расч.пред  R8  ЕК (1.3.23)
Таким образом, напряжение смещения на коллекторном переходе любого из
транзисторов VT1 или VT2 определяется по формуле (1.3.24):
U КЭ 
ЕК  I K max расч.пред  R8  U R5
2
где U R 5 - падение напряжения на резисторе R5.
, (1.3.24)
U КЭ  U R 4 
11  1.8 10 3 100  2,8
 4.01( В)
2
.
Сопротивления R4 и R6 рассчитываются по формулам (1.3.25) и (1.3.26)
соответственно:
R4 
R4 
R6 
U КЭ
(1.3.25)
Iд
4.01
 40.1(кОм )
10  4
U КЭ  U R8 U КЭ  I K max расч.пред  R8

(1.3.26)
Iд
Iд
R6 
4.01  1.8 10 3 100
 41,9(кОм )
10  4
Расчетные значения сопротивлений R4 и R6 приблизительно равны.
Ближайшее номинальное значение по ГОСТ 10318-80 равно 50 кОм.
Емкость конденсатора С4 находится по формуле (1.3.27):
С4 
1
, (1.3.27)
2  f н  0,1  R5
где f н - нижняя граничная частота УНЧ.
С4 
1
 2.8( мкФ )
2  20  0,1  28 10 3
Ближайшее номинальное значение емкости С4 по ГОСТ 10318-80 равно 3
мкФ.
Входное сопротивление двухтактного выходного каскада определяется по
формуле (1.3.28):
Rв х 
U в х U R 5  U R 6 I д ( R5  R 6)


(1.3.28)
Iвх
Iвх
Iвх
Rвх 
10 4  (28  41.9) 10 3
 699 10 3 (Ом )
10 5
Значение сопротивления резистора R3 рассчитывается [1] по формуле
(1.3.29):
R3 
Rв х  Rн. min
(1.3.29)
Rв х  Rн. min
где Rв х - входное сопротивление двухтактного оконечного каскада;
Rн. min - оптимальное значение сопротивления нагрузки ОУ
R3 
699 10 3  2 10 3
 2 10 3 (Ом )
3
3
699 10  2 10
Такое значение сопротивления R3 обусловлено необходимостью обеспечения
требуемого входного сопротивления выходного двухтактного каскада, чтобы
R3||Rвх = Rн.min .
Значение емкости конденсатора С3 определяется [1] по формуле (1.3.30):
С3 
1
( Rэк  Rн.min )2  f н  M  1
2
н

1
2 Rн.min  2  f н  M н2  1
, (1.3.30)
где Rэк  R3 || Rв х ;
f н – нижняя граничная частота;
M н - коэффициент частотных искажений (задаемся M н  1,01 дБ);
Rн. min - оптимальное значение сопротивления нагрузки ОУ.
С3 
1
2  2 10 3  2  20  1,012  1
 0.875( мкФ )
Ближайшее номинальное значение емкости С4 по ГОСТ 10318-80 равно 3,6
мкФ.
Коэффициент передачи RC-цепи связи вычисляется [1] по формуле (1.3.31):
КU ( j ) 
Rэк
Rэк  Rн.min
1

j  C 3

Rн.min
2 Rн.min
1

j  C 3
(1.3.31)
Коэффициент передачи RC-цепи связи на нижней граничной частоте
вычисляется по формуле (1.3.32):
Rн. min
КU ( f н ) 
КU ( f н ) 


1

4 Rн2. min  
 2  f н  C 3 
2
(1.3.32)
2 10 3

4 2 10

3 2

1
 
6
 2  20  3,6 10



2
 0,124
Таким образом, напряжение на входе RC-цепи связи будет определяться
выражением (1.3.33):
U в хRC 
U вх
I ( R 5  R 6)
 д
(1.3.33)
КU ( f н )
КU ( f н )
U вхRC 
10 4  (28  41.9) 10 3
 56( В)
0,124
Для обеспечения согласования инвертирующего усилителя на ОУ и
источника сигнала необходимо, чтобы сопротивление входа усилителя и
источника сигнала были равны. Так как RвхОС  R1, [2] то справедливо R1  Rг  20
Ом.
Так как R1  Rг , то напряжение на входе усилителя определяется по формуле
(1.3.34):
Uвх 
Ег
(1.3.34)
2
U вх 
20
 10( мВ )
2
Требуемый коэффициент усиления инвертирующего усилителя на ОУ
рассчитывается [2] по формуле (1.3.35):
K OC  
U вых
U
  вхRC (1.3.35)
U вх
U вх
K OC  
56
 5600
10 10 3
Значение сопротивления резистора R2 рассчитывается [2] по формуле
(1.3.36):
R 2   R1  K OC (1.3.36)
R2  20  5600  112 10 3 (Ом)
Ближайшее номинальное значение сопротивления по ГОСТ 10318-80 равно
110 кОм.
Значение емкости конденсатора С1 прнято равным 1 мкФ и будет уточняться
при моделировании схемы на ЭВМ.
Номинальное напряжение всех конденсаторов схемы определяется из
условия, что U ном  2 Ек . То есть все конденсаторы берутся с номинальным
напряжением не менее 22 В.
2.2. Расчёт параметров УПЧ на биполярном транзисторе
2.2.1 Схема транзисторного УПЧ
Упрощенная схема каскада, выполненного на биполярном транзисторе типа
р-n-р, включенного по схеме ОЭ, приведена на рисунке 1. На схеме обозначены:
R1, R2 - резисторы входного делителя, обеспечивающего нужное смещение на базе
транзистора,
Rк,
Rэ
-
соответственно
коллекторный
и
эмиттерный
ограничивающие резисторы, Rн - сопротивление нагрузки. В простейшем случае
резисторы R2 и Rэ могут отсутствовать (R2=
∞
, Rэ=0), Rг - внутреннее
сопротивление источника сигнала (генератора). Свх, Ср - разделительные
конденсаторы. Резистор Rэ и конденсатор Сэ образуют цепь отрицательной
обратной связи по току эмиттера. Полагаем, что на вход (на базу транзистора)
относительно общей точки подаётся синусоидальный входной сигнал с такой
амплитудой, чтобы каскад работал в квазилинейном режиме и на нагрузке
выделялся
усиленный
синусоидальный
сигнал.
Это
обеспечивается
соответствующим выбором положения рабочей точки на характеристиках
транзистора.
Рисунок 1 - Схема каскада усилителя низкой частоты на биполярном
транзисторе
2.2.2. Выбор биполярного транзистора
В исходных данных указаны ток и мощность нагрузки, по которым следует
определить конкретный тип и марку транзистора из следующих соображений:
а)
Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером выбирается
на (10-30)% больше напряжения источника питания
U кэ.доп.  1,1  1,3E п ,
1,3E п  7,8В,
где Uкэ доп - допустимое напряжение по условиям пробоя р-n-перехода.
б) Максимальный (допустимый) ток коллектора должен быть в (1,52) раза
больше тока нагрузки
Iк.доп. 2Iнм
где
 нм 
U вых. м
3

 7,5
Rн
400
мА - амплитуда тока нагрузки;
Iк.доп. - допустимое (по условиям нагрева) значение тока коллектора.
В общем случае нужно учитывать значение температуры окружающей среды,
в зависимости от которой значение допустимого тока изменяется. В данном
расчете предполагается «нормальная» температура окружающей среды +
(2527)°С.
Вышеперечисленным требованиям удовлетворяет транзистор МП25А. Он
имеет следующие параметры:
Uкэм = 40В, Iкм=80мА, Pкм=0,2Вт,
  20  50 (В
расчётах
  25 ),
h 22  3,5мкСм , h11  150Ом , Fн  140 Гц .
Его входные и выходные характеристики изображены на рисунке 3.
2.2.3. Выбор положения рабочей точки
Расчет параметров графоаналитическим способом основан на использовании
нелинейных статических характеристик. В первую очередь на семействе
выходных характеристик изобразим кривую ограничения режима работы
транзистора по мощности Ркт. Она строится согласно уравнению Ркm= UкэIк.
Задаваясь значениями Uкэ, находим Iк по заданному (паспортному) значению Рк.
Таблица 1
Uкэ, В
4
8
10
16
20
Iк,мА
50
25
20
12,5
10
Далее на семействе выходных характеристик (рисунок 3) проводим
нагрузочную линию, используя уравнение для коллекторной цепи
к 
Eп U кэ 
 R н  Rэ 
Полагая Uкэ = 0 В, получим
к 
Eп
Rобщ
где Rобщ = Rк + Rэ - суммарное сопротивление в выходной цепи транзистора.
Полагая Iк = 0, имеем Uкэ = Eп=6 В.
Так как Rобщ пока неизвестно, используем две точки (рисунок 3) : точку А с
координатой (Еп, 0) и выбранную по некоторым соображениям точку Р.
Положение точки Р нужно выбрать из следующих соображений:
а)
точке Р соответствует значение тока Iкр  1,2Iим  13,4мА и значение
напряжения U кэр  (Uвых.+Uост)=3+1=4 В,
где Iкр - постоянная составляющая тока коллектора;
Iим - амплитуда переменной составляющей тока коллектора (тока нагрузки);
Uкэр - постоянная составляющая напряжения коллектор-эмиттер.
Uост маломощных транзисторов принимается ориентировочно равным 1В.
б)
точка Р должка располагаться в области значений токов и
напряжений, не попадающих в верхнюю область, ограниченную кривой Ркм
(рисунок 3).
Определив координаты точки Р проводим на семействах выходных
характеристик нагрузочную прямую APD (рисунок 3) и определяем значение тока
базы Iбр, соответствующее выбранному значению тока коллектора Iкр: Iбр =0,6 мА.
По значению тока базы Iбр определяем положение точки P1 на входной
характеристике (рисунок 4).
Определяем значения токов Iкм и Iк.min :
Iкм = Iкр+ Iим=15+7,5=22,5 мА,
Iк.min =Iкр -Iим=15-7,5=7,5 мА,
где Iнм - амплитуда переменной (синусоидальной) составляющей тока
нагрузки.
Откладывая по оси токов значения Iкм, Iк.min находим на нагрузочной линии
точки В и С, которым соответствуют значения токов базы Iбм=0,9 мА, Iб.min=0,3 мА
и значения напряжений Uкэм=5,2 В, Uкэ.min=3,4 В. Амплитуду синусоидальной
составляющей напряжения коллектор-эмиттер находим из соотношения:
U им 
U кэм  U кэ. min 5,2  3,4

 0,9В.
2
2
1.4 Расчет параметров элементов схемы
1. Определяем значения сопротивлений Rк и Rэ.
Rобщ  Rк  Rэ 
Eп
 0,12
I кз
кОм,
где IКЗ - ток, определяемый по точке пересечения прямой АР с осью токов
(точка D на рисунке 3).
Принимая Rэ=(0,l0,15)Rк, находим
Rк 
Rэ=Rобщ-Rк=15,7Ом.
Eп
6

 104,3
I кз  1.1  1.15 0,05  1,15
Ом,
2. Находим сопротивления резисторов Rl, R2. С целью уменьшения влияния
делителя напряжения Rl R2 на входной сигнал обычно выбирают
R1  R2
 10 Rвх
R1  R2
где Rвх- входное сопротивление по переменному току
Rвх 
U вхm
0,011

 12,2
I вхм 0,0009
Ом.
Значения Uвхм и Iвхм определяются по входной характеристике (рисунок 4):
Значение сопротивления резистора R1 можно определить из соотношения
R1 
E п  10  Rвх 6  10  12,2

 3,1
Rэ  I кр
15,7  0,015
кОм,
полученного из уравнения напряжений для контура цепи: общая точка – Rэ эмиттерный переход – R2 - общая точка в предположении, что Uэб <<Eп, а
R1  R2
 10 Rвх
R1  R2
.
Из
последнего
соотношения
можно
находим
значение
сопротивления резистора R2=127 Ом.
3. Определяем емкость конденсаторов Ср и Сэ:
Ср 
Сэ 
1
2f н Rк  Rн   M  1
2

1
2  3,14  140  (104,3  400)  1,2 2  1
 3,4
мкФ,
10
10

 725
2f н  Rэ 2  3,14  140  15,7
мкФ,
где: fH - нижняя частота полосы пропускания, Гц;
Мн - коэффициент частотных искажений а области низких частот (принимаем
Мн=1,2 для упрощения).
2.2.4. Расчет параметров усилительного каскада на биполярном
транзисторе
Используя графики входной и выходных характеристик, можно найти
параметры усилительного каскада:
а) Коэффициент усиления по напряжению
КU 
U нм
3

 272,7
U вхм 0,011
раз; KU,дб=20lgKU=48,7 дБ.
б) Коэффициент усиления по току
Кi 
I нм 0,0075

 8,33
I вхм 0,0009
раз; K ,дб=20lgK =18,41дБ.
i
i
в) Коэффициент полезного действия (КПД):

Рн
0,1725

 0,732  73,2%,
R н  R р  0,1725  0,063
где: Рн - мощность нагрузки максимальная (выходная);
Рр - мощность источника, затраченная на обеспечение режима работы
Мощность переменного тока нагрузки
Pн=0,5UнмIнм=0,5∙3∙0,0015=172,5 мВт.
Мощность, затрачиваемая источником питания на обеспечение режима
работы определяется по координатам точки Р (см. рисунок 3)
Pр=UкэрIкр=4,2∙0,015=63 мВт.
г) Мощность генератора входного синусоидального сигнала
Pвх=0,5IбмUбэм=0,5∙0,0009∙0,18=81 мкВт.
д) Коэффициент усиления по мощности
Кр 
Рн
0,1725

 2129раз;
Рвх 0,000081
Kр,дб=10lgKр=33,282 дБ.
2.3. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на
полевом транзисторе
Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-nпереходом и каналом р-типа показана на рисунке 5. Транзистор включён по схеме
с общим истоком.
Рис. 5. Схема усилительного каскада на полевом транзисторе.
В
расчёте
используем
упрощённую
схему
замещения
транзистора,
показанную на рисунке 5, где обозначены:
g11 - входная проводимость, См;
g12U2 - входной ток, обусловленный влиянием выходной цепи на входную;
g12 - проводимость передачи напряжения;
g21 U1 -выходной ток, обусловленный проводимостью передачи тока g21;
g22 - выходная проводимость транзистора, См.
Схема замещения усилительного каскада показана на рисунке 6. В целях
упрощения в схеме отсутствует проводимость g11 и источник g12U2 ввиду их
незначительной величины. Сопротивления резисторов Rз1 и Rи1 определяется из
соотношений:
Rз1 
R1  R2
500  57

 51,167
R1  R2 500  57
кОм,
RН 1 
Rс  RН
3,7  10

 2,7
Rс  RН 3,7  10
кОм.
где: Rз1 - эквивалентное сопротивление цепи затвора;
Rн1 - эквивалентное сопротивление выходной цепи.
Коэффициент усиления по напряжению определяется по выражению
КU 
U вых U 2
g R
4,7  10 3  2700

 21 H 1 
 11,594раз.
U вх U 1 1  g 22 RH 1 1  35  10 6  2700
Коэффициент усиления по току
Кi 
iвых
iвх
U вых
R
R
51167
 H  К U  з1  11,594 
 59,323раз.
U вх
RН
10000
R з1
Коэффициент усиления по мощности
Кр=КU Кi=11,594 ∙ 59,323 =687.791 раз.
Входное сопротивление каскада
Rвх=Rз1= 51,167 кОм.
Выходное сопротивление каскада
Rвых 
U хх
Rс
3700


 3276
I кз 1  g 22 Rс 1  35  10 6  3700
Ом,
где: Uxx - напряжение на выходе при разрыве цепи нагрузки (холостой ход);
Iкз - ток на выходе при коротком замыкании выводов нагрузки.
Рис. 6.Упрощённая схема замещения усилительного каскада на полевом транзисторе
2.4. Расчетная часть (генератор)
2.4.1. Анализ технического задания
Транзисторный блокинг-генератор может быть использован как генератор
импульсов почти прямоугольной формы сравнительно большой мощности, как
делитель частоты следования импульсов и как формирователь импульсов,
имеющих небольшую (2 - 5) скважность.
Выбираем схему блокинг-генератора на транзисторе с общим эмиттером,
имеющим
сравнительно
низкую
стабильность
частоты
колебаний,
обеспечивающим получение импульсов с меньшей длительностью фронта и с
плоской вершиной.
Базовое сопротивление RБ с целью повышения стабильности периода
колебаний Т целесообразно включать между базой транзистора и отрицательным
полюсом коллекторной батареи.
Выбираем коэффициент трансформации, от которого зависит емкость
хронирующего
конденсатора,
разрядное
сопротивление,
максимальное
напряжение на конденсаторе и длительность фронта импульса.
При получении импульсов с большой крутизной фронта коэффициент
трансформации желательно выбирать оптимальным: для блокинг-генератора с
общим эмиттером q=3÷5. Выбираем коэффициент трансформации равным 3.
После выбора коэффициента трансформации выбираем трансформатор. При этом
следует иметь в виду, что чем меньше индуктивность намагничивания Lm, тем
большей будет емкость и тем большей будет стабильность частоты следования
импульсов. Выбираем импульсный трансформатор типа ГХО.472.007 ТУ,
количество витков коллекторной, эмиттерной и нагрузочной обмоток которого
относится как 3:1:3
2.4.2. Разработка и расчет принципиальной схемы
Для выбранного трансформатора выполняется условие
τL=
Lm ( R  R )
  . (1.1)
R R
Выбираем тип транзистора и напряжение источника питания ЕК. Транзистор
должен обеспечить требуемую длительность импульса и иметь допустимое
напряжение на коллекторе
Ек.доп=(1.1÷1.2)Um=Ек=10·1.2=12 (1.2)
Выбираем
величину ограничительного
сопротивлений.
транзистора
и
Эти
сопротивления
стабилизируют
коллекторного
облегчают
длительность
тепловой
импульса.
и
эмиттерного
режим
работы
При
малых
ограничительных сопротивлениях на длительность и период следования
импульсов значительно влияют параметры транзистора. Базовое и эмиттерное
ограничивающие сопротивления обычно имеют величину 10 – 30 Ом, а
коллекторное – до 100 Ом. Выбираем Rб=30 Ом, Rk=80 Ом.
Тогда в соответствии с формулами [1], имеем
r=q2(rб+r2+R2)=q2·R2=9·30=270 Ом; (1.3)
R'н=Rн·q2=150·9=1350; (1.4)
Общее сопротивление коллекторной цепи при насыщенном транзисторе и
ограничительном коллекторном резисторе R1=0 полагаем равным
Rk=r1+rk+R1≈R1=85 Ом; (1.5)
После выбора транзистора по заданным длительности импульса и
tИ

длительности его фронта величина   становится известной, где  - время
tИ
жизни не основных носителей (   =5·10-6).После определения ограничительных
сопротивлений r и Rk коэффициента q, а также индуктивности Lm первичной
обмотки трансформатора (выбираем Lm=2 мГн для импульсного трансформатора
из 7-го ряда), левая и правая части выражения
1 е

tИ

(


1)
tИ
(


 1)(е   1)


Rн  r  Rн  Rk  Rk  r
q ср Rн ( Rн  Rk )  (1  e


tИ

)

L
(1.6)
оказываются функциями только величины  .
Для облегчения решения трансцендентного относительно величины tИ
уравнения (1.6) перепишем последнее следующим образом:
(

A
)  A1  2


 , (1.7)
где

(
A1 
где
 ср

1 e
)
,
t



(  1)(е  1)

(1.8)
Rн  r  Rн  Rk  Rk  r

q ср Rн ( Rн  Rk )
И
1
1 e

tИ

 0.0043
(1.9)
=20, что составляет 70-80% от  (  - коэффициент усиления тока
базы)
A2 
tИ  
( 1)
 

,
 L (1.10)
Находим τL:
3
τL= 2  10 (1350  85)  25  10 6 ,
1350  85
И



По графику зависимости ξ(  ) по известной величине  находим  =0.9,
тогда τ=5.6·10-6
По формуле
  С (r 
Rн Rk
R R
C
)  Б2 (r  н k )
Rн  Rk
Rн  Rk ,
q
при R=80 Ом определяем
Cб=
5.6  10 6  9
 0.144  мкФ
350
Сопротивление Rб необходимо рассчитать так, чтобы к моменту прихода
очередного запускающего импульса конденсатор успевал разрядиться. Для этого
необходимо выполнить условие
(4  5)CБ RБ  Т  t И  Т
RБ 
Т  tИ
20  10 3

 28  кОм
5С Б
5  0.144  10 6
Напряжение базовой батареи при этом определяется по формуле
E Б  RБ  I K 0 max
,
E Б  28  10 3  0.5  10 3  14 В
ГЛАВА III. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Технико-экономическое обоснование
1.Экономическая обоснованность выбранной темы.
2.Баланс рабочего времени.
3.Тарифные ставки действующих лиц.
4.Методики калькулирования себестоимости.
Ограниченность схемы средств, которую заказчик может ассигновать на
создание
схемы
управления
объектом,
заставляет
его
искать
наиболее
эффективный вариант решения наставленной задачи. А это предполагает
необходимость сравнения того, во что обходится и что дает ему внедрение суммы
управления.
При
внедрение
систему
управления
производственным
объектом
ожидается, что оно положительно скажется на показателе, характеризующем
работу объекта - критерии его эффективности. При внедрении схемы управлении
на непроизводственном объекте (в научно-исследовательском институте, в
органах здравоохранения, просвещения и.т.п.) также полезно убедится в том, что
внедренная схема не ухудшит, а улучшит характеризующие работу объекта.
Вопросы оценке экономической эффективности возникает при сравнении
старой и проектируемой схемы управления для схемы управления
для
действующего
для
проектируемого
объекта,
и
пуле
сравнении
аналогичного
ряда
действующего
вариантов
объектов.
решения
В
случае
же
проектирования схемы управления для нового объекта. Не имеющего аналогов;
следует считать общую народно хозяйственную эффективность от внедрения
нового производства с современной схемой управления им без выделения
эффективности собственно схемы управления.
В
качестве
базы
для
расчета
эффекта
принимается
показать
производственно -хозяйственной деятельности объекта на год внедрения схемы
управления . Если сравнивается несколько вариантов системы, обеспечивается их
сопоставимость по всему комплектов учитываемы показателей, но используемым
ценам, тарифам и.т.п.
Затраты на создание и функционирование схемы управления складывается
из едино временных (капитальных ) К и эксплуатационных С. О методике
расчета этих составляющих затрат будет говориться в следующим разделе
экономической части.
Оценки функционирования схемы в обобщенном виде выражается с
помощью показателя суммы годовой экономии, о котором будет подробно
рассматриваться в следующем расчетном разделе. Эта показатель оценивает
результаты внедрения схемы. Для сравнения затрат и результатов используется
показатели эффекта эффективности.
Сумма годового экономического эффекта Э определяется как разность
суммы годовой экономии и затрат. Но достаточен ли размер эффекта, стоит ли
выкладывать определенную сумму средств на его достижение? Целесообразность
затрат средств на создание и функционирование схемы характеризуется
относительно
показателем-эффективностью
(абсолютную)
и
сравнительную
затрат.
(относительную)
Различают
эффективности.
общую
Общая
эффективность подсчитывается как отношение эффекта к сумме капитальных
вложений, вызвавших этот эффект. Сравнительное эффективность показывает,
насколько один вариант (объект после внедрения проектированной схемы) лучше
другого (объекта да внедрение схемы управления, созданной разработчиком).
Оценить величину общей эффективности можно с помощью показателя
эффективности капитальных вложений Е = Э /К и обратного ему показателя-срока
окупаемости капитальных вложений Т. Величина нормативного коэффициента
эффективности (Ен = 0,12 по народному хозяйству в целом, по отдельным
отраслям. Народного хозяйства эта величина может быть несколько иной)
определяют минимально допустимый размер эффекта от каждого рубля
вложенных в систему
средств. Величина нормативного срока окупаемости
соответственно определяет максимально допустимый срок, в течение которого
вложенных средства должны окупится.
Выбор одного из вариантов реализации системы можно произвести по
формуле приведенных затраты, в основу которой положено сравнение сумм
годовых эксплуатационных и капитальных расходов объекта в связи с внедрением
каждого из и вариантов системы. Приведенные затраты для i-го варианта
рассчитывается по формуле.
Fi = (Ci+Ci)+Ki / Tн
где Сi- сумма годовых эксплуатационных затрат; Сi+Ci- себестоимость
годового выпуска продукции, производимой на объекте управления;
Кi -капитальные затраты при создании системы управления;
Тн -нормативный срок окупаемости капитальных затрат.
Разработчик из n вариантов должен выбрать такой, при котором Fi
достигает минимума.
Обозначим через Э1i нижнюю границу суммы годового экономического
эффекта, получаемого в результате внедрения схемы:
Эi1 =Ki/Tн
Так как Кi и Tн известен, то Э1i легко подсчитывается. Если создаваемая
схема имеет эффект меньший Эi1, то ее использование с экономической точки
зрения целесообразно.
Процесс создания системы управления из нескольких стадий. Сначала
заказчик
или
по
его
просьбе
разработчик
проводят
серию
научно
исследовательских работ, в ходе которых определяются основные контуры
будущего технического задания на проектирование схемы. Этот этап разработки,
обычно называемый пред проектным, требует определенных затрат, которые
можно назвать затратами на проведение научно исследовательских работ З нир.
После окончания предпроектного этапа начинается этап, который может быть
назван проектным. Результатом проектного этапа является выдача технического
проекта на создание опытного образца будущей схемы. Затраты, возникающие
при проведение проектного этапа будем обозначать как Зпр. Если технический
проект будущей схемы принять заказчиком, то поступает
этап изготовление
опытного образца системы. Соответствующий этап называется этапом опытноконструкторских работ.
На этом этапе происходит изготовление опытного образца, испытание его и
внесение в его структуру
изменений на основании проведенных испытаний.
Затраты, возникающие на этапе, обозначим как Зокр.
После этого наступает этап изготовления рабочего образца схемы,
организации связи этой схемы с объектом управления, монтажа дополнительного
оборудования, необходимого для функционирования схемы , и строительство
помещений, в которых будет размешена схема. Затраты, возникающие на этом
этапе, будем обозначать Зр.
Все перечисленные виды затраты носят единовременный характер.
Определим величину капитальных затрат образом:
К = Знир +Зпр +Зокр+Зр
Затраты Знир ,Зпр ,Зокр состоит из заработной платы лица, проводящим эти работы,
отчислений от ее суммы
на нужды социального страхования, амортизация
лабораторного оборудования, стоимости затраченного машинного времени для
проведения необходимых расчетов, стоимости материалов, использованных при
изготовлении опытного конструкторского образца, накладных расходов.
Затраты на НИР и проектирование могут быть несколько сокращены при
использовании имеющихся моделей и алгоритмов, типовых решений отдельных
узлов схемы, разработанных для схемы управления аналогичным объектом.
Однако даже на близких по уровню техники, срокам ввода в действие и тому
подобных объектах всегда есть индивидуального различия.
В случае выявления возможности использование результатов данной
разработке для ряда других объектов управлении затраты на проведенные научно
исследовательские и проектно-конструкторские работы относят на данный объект
лишь частично, исходя из количество реальных объектов для возможного
использование. После того как рабочий образец схемы управления изготовлен,
наложен и начал нормально функционировать, возникает последний этап в "в
жизненном цикле" схемы. Система управления создана и работает. Однако и в
процессе этой нормальной работы требуется определенные затраты. Эти затраты,
обозначаемые как С, называется эксплуатационными затратами.
Экономические расчеты для схемы
1) Сырьё и материалы для реализации данного проекта
№
Наименование
марка тип
цена
всего
сом
сом
кол.шт.
1.
Микросхема D1-D5
КЛБ553
5
25 сом
125
2.
Микросхема D10
К1 ЛБ553
1
25
25
3.
Микросхема D6, D8
К1 ЛБ557
2
30
60
4.
Микросхема D7
К1ЛР551
1
45
45
5.
Микросхема D9
К1ЛБ554
1
45
45
6.
Резистор
R1 1,5кОм
1
3
3
7.
Резистор
R2 330кОм
1
3
3
8.
Резистор
R3 82Ом
1
2
2
9.
Резистор
R4 1кОм
1
3
3
10.
Резистор
R5 430Ом
1
3
3
11.
Резистор
R6 39Ом
1
3
3
12.
Резистор
R7 330Ом
1
3
3
13.
Резистор
R8 20кОм
1
3
3
14.
Резистор
R9 830кОм
1
3
3
15.
Резистор
R10 560Ом
1
3
3
16.
Резистор
R11 430кОм
1
3
3
17.
Резистор
R12 56кОм
1
3
3
18.
Резистор
R15 330Ом
1
3
3
19.
Резистор
R16 20 кОМ
1
3
3
20.
Резистор
R17 330 кОм
1
3
3
21.
Резистор
R18 560 Ом
1
3
3
22.
Резистор
R19 430 Ом
1
3
3
23.
Резистор
R20 56 Ом
1
3
3
24.
Резистор
R21 270 Ом
1
3
3
25.
Резистор
R22 1кОм
1
3
3
26.
Резистор
R23 220 Ом
1
3
3
27.
Резистор
R24 220 Ом
1
3
3
28.
Резистор
R25 1 кОм
1
3
3
29.
Резистор
R26 220 Ом
1
3
3
30.
Транзистор V1
КТ 3155
1
6
6
31.
Транзистор V4-V7
КТ 315 А
2
6
12
32.
Диоды VD2-VD5
Д311
2
5
10
33.
Диоды VD3-VD8
Д311
2
5
10
34.
Диоды VD6
Д311
1
5
5
35.
Конденсатор С1
0,33пФ
1
2
2
36.
Конденсатор С2
1500пФ
1
2
2
37.
Конденсатор С3
1500пФ
1
2
2
38.
Конденсатор С4
4700пФ
1
2
2
39.
Конденсатор С5
0,05пФ
1
2
2
40.
Конденсатор С6
1500
1
2
2
41.
Конденсатор С7
0.05
1
2
2
42.
Конденсатор С8
0,5
1
2
2
43.
Конденсатор С9
0,05
1
2
2
44.
Конденсатор С10
1500
1
2
2
45.
Конденсатор С11
0,05
1
2
2
46.
Конденсатор С12
0,5
1
2
2
47.
Конденсатор С13,С15
0,01
1
2
2
48.
Конденсатор С14
1,0
1
2
2
49.
Переключатель
S1-S11
11
10
110
50.
Переключатель
S12
1
20
20
51.
Переключатель
S13
1
10
10
336
592
Всего
2) Основная заработная плата
Зп=ТСТ
где Зп- заработная плата
Т-число отработанных часов ;
СТ- часовая тарифная ставка ;
Зп=21500
Зп=3000
3)Дополнительная зар.плата 9.3% от основной зар.платы
Зд=Зп 9.3% =30009.3/100=279
4) Отчисления на социальное страхование 38%
(Зп+Зд) 38/100=(3000+279) 38/100=1246
5) Административные и общие расходы 80%
(Зп+Зд)1 80/100=2623.2
6) Производственная себестоимость ст1+...+ст5
592+3000+279+1246+2623.2=7740,2
7)Коммерческий расход 10%
7740,210/100=774
8) Себестоимость полная
ZП==592+3279+1246+2623.2+7740,2+774=16202,4
№
Статья калькуляции
сумма сом
1
Материальные затраты
1128.5
2
Концелярно-полиграфические расходы
50
Итого
1178.5
9)Цена на изделие определяется
Ц=ZnКПН=16202,41.35=21873,24
гдеКПН- коэффициент планового накопления ;Ц- оптовая цена ;
10) Прибыль П=Ц-Zn=21873,24-16202,4=5670,84
11) Рентабельность продукции : Р=П/ZП100%=35
12) Затраты на один сом товарной продукции
S=ZП/NТ=16202,4/21873,24=0.74
NТ- товарная продукция NТ=Ц
13) Примечание оптовая цена без НДС
НДС=20% от оптовой цены
Цена без НДС =4692.8
Технико-экономические показатели
№
Наименование показателей
единица измерения
сумма
1
Стоимость товарной продукции
сом
21873,24
2
Полная себестоимость
сом
16202,4
3
Прибыль от реализации
сом
5670,84
4
Рентабельность продукции
сом
35
сом
0.74
сом
7740,2
5
6
Затраты на 1 сом товарной
продукции
Производственная себестоимость
Итого
51522,42
Калькуляция себестоимости продукции
№
Статья калькуляции
Сумма
1
Сырьё и материалы
1128.5
2
Основная зар. Плата
3000
3
Дополнительная зар. Плата
279
4
Соц. Страх
1246
5
Административный и общий расход
2623.2
6
Производственная себестоимость
8276.7
7
Коммерческий расход
827.67
8
Полная себестоимость
16202.07
9
Цена
21873
10
Прибыль
5670.84
11
Рентабельность
35
12
Затраты на 1 сом товарной продукции
0.74
ГЛАВА IV. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Охрана труда
Охрана труда- это система законодательных актов и соответствующих им
социально-экономических, технических, гигиенических
мероприятий,
обеспечивающих
безопасность,
и
организационных
сохранение
здоровья
и
работоспособности человека в процессе труда.
Техника безопасности - это система организационных и технических
мероприятий и средств, предотвращающих воздействие
производственных факторов, которые
на человека опасных
вызывают при
нарушении правил
безопасности несчастные случаи, травмы.
Производственная санитария-эта система организационных, гигиенических
и
санитарно-технических
мероприятий
воздействие на работающих
и
средств,
предотвращающих
вредных производственных факторов, то есть
факторов, вызывающих заболевания.
Гигиенические нормативы на микроклимат
Микроклимат в рабочей зоне определяется действующими
на организм
человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха,
а также температурой окружающих поверхностей.
Повышение влажности затрудняет теплоотдачу организма путем испарения
при высокой температуре воздуха и
способствует перегреву и наоборот,
усиливает теплоотдачу при низкой температуре, способствуя переохлаждению.
Оптимальными считаются такие сочетания параметров микроклимата, которые
при
длительном воздействии на человека обеспечивают
сохранение
нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения
его физиологических способностей к терморегуляции, что создает ощущение
теплового комфорта и является для
высокой работоспособности. Приведем
примеры норм. Для тяжелых работ в теплый период года оптимальная
температура равна 18...21 С, а допустимая при значительных избытках явной
теплоты на 5 С выше средней температуры наружного воздуха в 13
самого
жаркого месяца, но
не выше 26 С. Относительная влажность при этом до 65%.Скорость движения
воздуха 0,5...1 м/c (оптимальная 0,5м/c). В холодный период года на тех же
работах оптимальная температура составляет 16...18 С, допустимая 13...19 С. В
ряде случаев, указанных в ГОСТе, допускаются определенные отклонения от
норм.
Производственное помещение должно иметь не менее 15 м объема и
4,5 м площади на каждого работающего в
нем. Высота производственных
помещений от пола до потолка должен быть не менее 3,2м,
а помещений
энергетического и транспортно-складского хозяйства, если люди там находятся
непостоянно, не менее 3м.
Производственные процессы, сопровождающийся шумом или выделенным
вредных веществ, нужно сосредоточить в отдельных помещениях.
Полы нужно делать ровными нескользкими. Если полы
холодные, у
рабочих мест необходимо положить деревянные решетки или коврики. Для
предотвращения сквозняков у наружных входов и въездов в производственные
помещения следует делать тамбуры с самозакрывающимися дверями.
Станки, верстаки нужно расставлять
так
чтобы
между
рабочими
местами был проход шириной не менее 1м,не требовалось перемещать грузы
грузоподъемными устройствами над рабочими местами.
Действие не человека электромагнитных и ионизирующих излучений
и защита от них
Электромагнитные излучения различают по частоте колебаний или
волны. Наиболее длинные волны -это колебания промышленной
длине
или другой
звуковой частоты, а также ультразвуковые. Они имеют длину волны выше 10 км
(или частоту ниже 30 кГц ). Длинные и средние радиоволны ( от 10 км до 100 м
или до 3 МГц) применяются не только в радиотехнике, но и для заколки деталей
и др. В промышленной электротермии используют для нагрева диэлектриков
также короткие радиоволны (100..10 м или
до
30 МГц),которые,
как и
ультракороткие (10...1 м или до 300 МГц),относятся к колебаниям ультравысокой
частоты. При промышленной частоте специальные меры защиты от действия
электрических
полей приходится применять только при обслуживании
электроустановок напряжением 330..500 кВ и выше.
Для защиты ВЧ и УВЧ создают экранирование местовым металлом
высокой электропроводности толщиной не менее
0,5 мм. Длительное
воздействие электромагнитных полей ВЧ и УВЧ напряженностью более
допустимой может привезти к обратимым функциональным изменениям в печени,
селезенки и в центральной нервной системе и пр.
Рентгеновское излучение используется в установках промышленной
рентгеноскопии. Оно излучается при испытании кабелей и электрооборудования
выпрямленным током высокого напряжения.
Гамма излучения испускается радиоактивным веществом. Оно имеет длину
волны от 4 до 0,1 мм.
Электрическая изоляция токоведущих частей
с точки зрения электробезопасности.
Электрическая изоляция токоведущих частей электроустановок от
находящихся под иным потенциалом, в том числе от земли,
только для нормальной работы установки, но и для
частей,
необходима не
безопасности людей.
Изоляция проводов и кабелей предотвращает прикосновение к их токоведущим
жезлом. Кроме
того, в электрический сети, питающейся от генератора или
трансформатора
с
изолированной
от
земли
обмоткой,
через
человека,
прикоснувшегося к одной из токоведущих жил, течет тип меньшей ток, чем
лучше изоляция двух других жил о земли.
Если какой-либо точке любого
провода
произойдет
изоляции, то возникающее электрические соединение
с
повреждение
землей
в
сети с
изолированной нейтралью называется однофазным замыканием на землю такое
соединение с землей не является коротким
замыканием, потому что на пути
тока от провода с поврежденной изоляцией к токоведущим жилам проводов
других фаз будет сопротивление этих двух проводов относительно земли. Ток
однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью значительно меньше
тока короткого замыкания между проводами или между проводами и землей в
сети заземленной нейтралью. Если замыкание на землю произойдет через тело
человека, то в сети с изолированной нейтралью ток через человека будет
значительно меньше, чем в сети с заземленной нейтралью.
В установках напряжением до 1000 В сети с изолированной нейтралью
безопаснее сетей с заземленной нейтралью
только при
изоляции фаз относительно земли и сравнительно
сети, так как чем длиннее провода, тем
условии хорошей
небольшой протяженности
больше значение емкостных токов и
токов утечки.
Изоляции
силовой
или
осветительной
электропроводки
считается
достаточной, если ее сопротивление между проводом каждой фазы и землей,
или между разными фазами на участке, ограниченном
последовательно
включенными установочными автоматами или плавкими предохранителями или
за последним предохранителем составляет не менее 0,5 МОм (500 000 Ом).
Действие электрического тока на организм
человека
Электрический удар характеризуется поражением всего организма в целом,
что может привести к гибели человека. Характер электрических поражений
зависит от физических параметров тока (его силы напряжения, частоты и т.д.),
электрического сопротивления тела человека, продолжительности воздействия
тока на человека и виды электрической цепи.
Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной
частоты( 50 Гц) при относительно малом его
значении: 0,6-1,5 мА.
Защита от инфразвука и вибрации
Инфразвук -область акустических колебаний с частотой ниже 16-20 Гц. В
условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным
шумом, в ряде случаев с низкочастотной вибрацией.
При воздействии инфразвука на организм уровнем 110...150 дБ
могут
возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные
изменения: сердечно-сосудистой и дыхательной
системах, вестибулярном
анализаторе.
Гигиеническая регламентация инфразвука
производится
нормам СН 2.2.4/2.1.8.583-96, которые задают предельно
по санитарным
допустимые уровни
звукового давления (УЗД) на рабочих местах для различных видов работ, а также
в жилых и общественных помещениях.
На людей может воздействовать ударная волна.
Прямое воздействие
возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора
воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно
охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких
секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом
как резкий удар.
Защита от вибрации
Линейные вибросистемы состоят из элементов массы упругости и
демпфирования. В общем случае в системе действуют силы, инерции, трения,
упругости вынуждающие .
Сила инерции, как известно, равна произведению массы М на ее ускорение:
F = M*dV/dt;
где V-виброскорость.
Сила F направлена в сторону, противоположную ускорению. При вибрации
упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в
материале упругих элементов и в узлах сочленения деталей конструкции. Эти
потери вызываются силами трения - диссипативными силами, на преодоление
которых непрерывно и необратимо расходуется энергия источника вибрации.
Средства автоматического контроля
Наличие контрольно-измерительных приборов -
одно
из
условий
безопасной и надежной работы оборудования. Это приборы для измерения
деления, температур, статических и динамических нагрузок, концентраций паров
и газов и др. Эффективность их использования повышается при объединении их с
системами сигнализации, как это имеет место в газосигнализации, как это имеет
место
в
газосигнализаторах, срабатывающих при определенных уровнях
концентрации паров, газов, пыли в воздухе.
Устройства автоматического контроля и сигнализации подразделяют : по
назначению- на информационные, предупреждающие, аварийные и ответные; по
способу срабатывания - на автоматические и полуавтоматические; по характеру
сигнала-
на звуковые, световые, цветовые, знаковые и комбинированные; по
характеру подачи сигнала- на постоянные и пульсирующие.
Нормирование шума
Шум определяют как совокупность апериодических
интенсивности и
частоты. Окружающие
интенсивность: разговорная
речь
двигателя легкового- 80дБА, громкая
человека
звуков различной
шумы
имеют
разную
-50...60 дБА, автосирена-100дБА, шум
музыка-70дБА.
Нормируемые параметры шума на рабочих местах
определены
12.1.003-83 и санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум
местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на
застройки". Документы дают классификацию шумов
ГОСТ
на рабочих
территории жилой
по спектру на
широкополосные и тональные, а повременным характеристикам- на постоянные
и непостоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые
уровни звукового давления в девяти октавных полосах частот в зависимости от
вида производственной деятельности.
Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного
широкополосного шума на рабочих местах допускается
принимать уровень
звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной
составляющей
по
закону чувствительности органов слуха и приближением
результатов объективных измерений к субъективному восприятию.
Табл.1.Основные типы приборов для контроля требования Безопасности
жизнедеятельности
Прибор (система,
Фактор
установка)
Область применения.
Повышенный уровень
шума
Шумомер ВШВ-003
Повышенный уровень
ШВК-1 с фильтрами ФЭ-3
ультразвука
Измеритель 010024
Частотный диапазон
измерений 10...20000 Гц.
Частотный диапазон
измерений 2Гц....40 Гц
2Гц...200Гц
Повышенный уровень
Измеритель шума и
Частотный диапазон
вибрации
вибрации ВШВ-003
измерений 2Гц....20 000 Гц
Повышенный уровень
Измерители ПЗ-15, ПЗ-16,
Частотный диапазон
электрических полей ВЧ
ПЗ-17
измерений 0,01...300 МГц
Повышенный уровень
Измерители П3-9
Частотный диапазон
электромагнитного поля
измерений 0,3...37,5 ГГц
СВЧ
Повышенный уровень
электрического поля
Измеритель ПЗ-1М
промышленной частоты
Повышенный уровень
лазерного излучения
Повышенный уровень
ионизирующих излучений
Дозиметры ЛДМ3
Динамический диапазон
измерений 0,002..100кВ/ м
Динамический диапазон
измерений 10-3...1,0 Вт/см2
Динамический диапазон
Измерители ИЛД-2М
измерений 1,4 * 10-7... 10-3
Вт/м2
Повышенный уровень
Вольтамперметры:
Диапазон измерений
Ц4311
0...750 В
Ц3412
0.. 90В
Ц4313
0..600 В
Ц4317
0... 1000 В
напряжения в
электрических цепях,
замыкание которых на
землю может произойти
через тело человека
Сопротивление
заземляющих устройств
Диапазон измерений
Измеритель типа М1101М
1...1000 МОм
Табл.2. Допустимые уровни звукового давления , уровни звука и
эквивалентного уровня звука на рабочих местах в производственных
помещениях и территории предприятий.
Уровни звука
Рабочие места
Уровни звука, дБА в октавных полосах со
среднегеометрическими частотами , Гц
и
эквивалентные
уровни звука,
дБА
Помещения
конструктивных работ ,
расчетчиков,
программистов
86
71
61
54
49
45
42
40
38
50
93
79
20
68
58
55
52
50
49
60
вычислительных машин,
лабораторий для
теоретических работ
Помещения управления,
рабочие комнаты
Кабины наблюдений и
дистанционного
управления::
без речевой связи по
10
телефону
3
с речевой связи по
телефону
96
94
87
82
78
75
73
71
70
80
83
74
68
63
60
57
55
54
65
94
87
82
78
75
73
71
70
80
Помещения лабораторий
для проведения
экспериментальных работ
10
, для размещения шумных
7
агрегатов,
вычислительных машин
Табл.3. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах.
Среднегеометрические
частоты Уровень звукового давления , дБ
третьоктавных полос , кГц
12,5
80
16
80(90)
20
100
25
105
31,5-100
110
Заключение
Как
показали
расчеты
и
анализ
работы
смоделированной
схемы,
спроектированный усилитель низкой частоты удовлетворяет требованиям
технического задания. Такие параметры усилителя, как коэффициент нелинейных
искажений, коэффициент полезного действия, напряжение шумов, а также
некоторые другие параметры и характеристики в данном курсовом проекте не
рассчитывались ввиду отсутствия соответствующих требований в техническом
задании.
Как
показали
расчеты
и
анализ
работы
смоделированной
схемы,
спроектированный блокинг-генератор удовлетворяет требованиям технического
задания. Такие параметры блокинг-генератора, как коэффициент нелинейных
искажений, коэффициент полезного действия, напряжение шумов, а также
некоторые другие параметры и характеристики в данном курсовом проекте не
рассчитывались ввиду отсутствия соответствующих требований в техническом
задании.
Во время выпускной квалификационной работе были углублены знания по
аналоговой электронике, в частности по усилителям низкой частоты и в частности
по блокинг-генераторам. Были приобретены навыки работы с программой
Workbench, моделирующей работу электрических цепей.
Список использованной литературы
Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: «Высшая школа», 1991. –
1.
617с.
Кофлин Р., Дрискол Ф. Операционные усилители. – М.: «Мир», 1979. –
2.
356с.
Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник /
3.
Щербаков В.И., Грездов Г.И. – Киев.: «Технiка», 1983. – 206с.
Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное
4.
пособие по применению. – М.: Энергоиздат, 1982. – 124с.
Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем – Киев.:
5.
«Вища школа», 1983 – 237с.
Cправочник радиолюбителя-конструктора . – 3-е изд., перераб. и доп. –
6.
М.: Радио и связь, 1984. – 560 с.
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине
7.
«Устройства формирования сигналов» / Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург:
Изд-во УГТУ, 1998, 35 с.
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине
8.
«Устройства
формирования
радиосигналов»
/
Л.И. Булатов,
Б.В. Гусев.
Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1998, 30 с.
Радиопередающие устройства: Учебник вузов / В.В. Шахгильдян,
9.
В.Б. Козырев, А.А. Луховкин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. М: Радио и связь,
1990. – 432 с.
Проектирования радиопередающих устройств: Учеб. Пособие для
10.
вузов
/
В.В. Шахгильдян,
В.А. Власов,
А.А. Козырев
и
др.;
Под
ред.
В.В. Шахгильдяна. М: Радио и связь, 1993, 512 с.
11.
Шумилин М.С.,
Власов В.А.,
Козырев А.А.
Проектирование
транзисторных каскадов передатчиков. М: Радио и связь, 1987, 320 с.
12.
Ханзел Г.Е. Справочник по расчёту фильтров. США, 1969: Пер. с англ.
под ред. Знаменского М.: Сов. Радио, 1974.
13.
Справочник по импульсной технике. Под ред.В.Н.Яковлева – Киев:
«Техника», 1970, 656 с.
14.
Глебов Б.А. Блокинг-генераторы на транзисторах – Москва:
«Энергия», 1972,104 с.
15.
Бочаров Л.Н. Расчет электронных устройств на транзисторах– Москва:
«Энергия»,1978,208 с.
16.
Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под общей
редакцией Горюнова Н.Н. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с.
17.
Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.- 352
18.
Опадчий Ю.Ф., Грудкин, О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая
с.
электроника. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, - 768 с.
19.
Малахов В. П. Схемотехника аналоговых устройств О., Астро-Принт
2000г.
20.
Расчет электронных схем. Примеры и задачи. /Г.И. Изъюрова М.:
Высш. шк., 1987. – 325 с.