Выбор блока конденсаторов переменной емкости

 

Блок КПЕ рекомендуется выбирать унифицированный (стандартный), выпускаемый промышленностью. Применение блока, изготавливаемого по специальному заказу, оправдано только в том случае, если выпускаемые блоки не удовлетворяют поставленным техническим требованиям.

Для предварительной ориентировки при выборе блока КПЕ его крайние емкости следует брать в пределах, указанных в таблице 5. При этом в качестве минимальной рабочей частоты следует брать минимальную частоту диапазона или самого низкочастотного поддиапазона.

 

Таблица 5

Минимальная рабочая частота, , МГц	Емкость КПЕ
Сmin, пФ	Сmax, пФ
0,1 – 1,5 1,5 – 6,0 6 – 30 30 – 150	4 – 25 4 – 15 4 – 15 2 – 10	200 – 750 150 – 450 50 – 250 10 – 100

 

Выбор производится по справочникам радиодеталей, справочникам по бытовой РЭА, справочным листкам, каталогам фирм и пр. В таблице 6 приведены данные некоторых блоков КПЕ, применяемых в отечественных радиовещательных приемниках [17–23].

Таблица 6 – Основные технические характеристики блоков КПЕ

 

Тип блока КПЕ	Тип диэлектрика	Число секций	Емкость секций, пФ	Габаритные размеры, мм	Наименование РП
Сmin	Сmax
КПВ М	В				30х37х42	Соната, Соната-201, Мередиан, Мередиан-201
КПЕ–2	В				36х48х49	Альпинист, Альпинист-2, 3, 405, 320
КПЕ–10/365	В				56х54х51	ВЭФ-12, 201, 202, 204, Спидола
КПЕ–12/495	В				66х62х56	Мезон-201, 202, Вега-312, 313, 319
КПЕ–2	В				64х48х51	Спидола-207, 208, 230, 232, Такт-001-Стерео
КПЕ–3	В				89х48х51	Рига-101, 102, 103, 104, Океан, Океан-203, 205, 209, 215 Селена-В 215, Энергия-106 Стерео
КПЕ–5	Т				26х26х22	Сокол, Сокол-307, Гиала-402
КПТМ–4	Т				20х20х15	Этюд, Этюд-603, Нейва, Нейва-401, 603, Орбита
КПП–2–4/270	Т				20х20х15	Ореанда РМ-204 С, Соната РМ-323 С, Скиф 311-Стерео
КП4–5	Т				25х25х22	Геолог, Геолог-2, Гиала-410, Кварц, Кварц-401, 402, 405, Урал-301, 302
* КПЕ2–2,2/16 ИЩ4.652.058 ТУ	В		2,2		26х26х46,5	Океан, Океан-203, 204, 205, 209, 215 Селена-В 215, Спидола-207, 208, Вега-312, 313, 319
* КПП–2х4/25	Т				—	Ореанда-302, Эврика-302

 

Примечания к таблице 6

1 Тип диэлектрика:

В – воздушный, Т – твердый (фторопласт, полиэтилен и пр.)

2 Блоки КПЕ, отмеченные звездочкой «*», предназначены для диапазонов УКВ.

 

В РП с диапазонами АМ и ЧМ обычно используется два блока КПЕ с большой и малой емкостью С_max.

На КВ поддиапазонах максимальная емкость С_max выбранного блока КПЕ может оказаться больше указанной в таблице 5, в этом случае избыток С_max может быть устранен включением последовательно с емкостью КПЕ дополнительных конденсаторов.

Количество секций в блоке КПЕ определяется количеством одновременно перестраиваемых контуров, включая ВЦ, УРЧ и гетеродин, т.е. при n_с = 2 (см. п. 3.6) нужен трехсекционный блок КПЕ. При n_с = 3 можно использовать два двухсекционных блока КПЕ, предусматривая в конструкции РП их механическое сопряжение, или применить варикапы.

После предварительного выбора блока КПЕ необходимо произвести проверку перекрытия диапазона (поддиапазона) с наибольшим коэффициентом перекрытия . Если наибольший ≤ 1,5, то проверку перекрытия можно не производить, достаточно выбрать КПЕ по максимальной емкости, количеству секций и габаритам. При n_с ≥ 2 проверку перекрытия производят для контура УРЧ, в котором вносимая емкость больше.

 

Порядок расчета

 

1 Вычисляем действительную емкость схемы контура

С_сх =С_м + С_L + С_п + С_вн, (51)

где С_м – емкость монтажа;

С_L – собственная емкость катушки контура;

С_п – средняя емкость подстроечного конденсатора;

С_вн – емкость, вносимая в контур усилительными элементами на рабочей частоте.

Значения С_м, С_L, С_п выбираются в пределах, указанных в таблице 7.

 

Таблица 7

Диапазон	Емкость монтажа, См, пФ	Емкость катушки, СL, пФ	Средняя емкость подстроечного конденсатора, Сп, пФ
ДВ СВ, ПВ КВ УКВ	5 – 20 5 – 20 5 – 10 2 – 5	10 – 30 5 – 15 3 – 10 1 – 3	10 – 20 5 – 20 5 – 15 2 – 7

 

Емкость, вносимая в контур усилительными элементами на рабочей частоте, рассчитывается следующим образом.

Для контура ВЦ

, (52)

где С₁₁ – входная емкость транзистора первого каскада;

m₂ – коэффициент включения входа транзистора первого каскада в контур ВЦ

Для контура УРЧ

,

где С₂₂ – выходная емкость транзистора УРЧ;

m₁ – коэффициент включения выходной цепи транзистора УРЧ в контур УРЧ;

С₁₁ – входная емкость транзистора следующего каскада;

m₂ – коэффициент включения входа транзистора следующего каскада в контур УРЧ

 

В качестве С₁₁, С₂₂ используются соответствующие значения емкостей транзисторов, выбранных для входных каскадов радиотракта в п. 3.4.

Для предварительного расчета можно принять:

- при использовании во входных каскадах БТ по схеме ОЭ m₁ = 0,5 ÷ 1, m₂ = 0,1 ÷ 0,2;

- при использовании во входных каскадах ПТ по схеме ОИ m₁ = 0,5 ÷ 1, m₂ = 0,3 ÷ 1.

Меньшие значения коэффициентов включения m₁, m₂ рекомендуется использовать в диапазонах УКВ, чтобы снизить С_вн, которая может существенно ограничить перекрытие КПЕ.

 

2 Определяем эквивалентную емкость схемы контура _сх, при которой выбранный ранее блок КПЕ обеспечит перекрытие проверяемого поддиапазона .

, (54)

3 Если _сх < С_сх, то необходимо выполнить следующие действия:

- попытаться уменьшить С_сх выбором меньших значений составляющих емкостей по таблице 7;

- выбрать другой блок КПЕ с большим отношением ;

- уменьшить за счет увеличения числа поддиапазонов N_ПД в п. 3.3.

 

Если _сх ≥ С_сх, то блок КПЕ выбран правильно и обеспечивает заданное перекрытие.

При этом в контур проверяемого поддиапазона необходимо включить параллельно емкости КПЕ дополнительную емкость

. (55)

Если , то можно не включать.

 

4 Эквивалентная емкость контура проверяемого поддиапазона

(56)

Полученные значения С_эmax, C_эmin используются при полном электрическом расчете ВЦ и УРЧ.

 

5 В обзорном КВ поддиапазоне если , то для ограничения избыточного перекрытия вместо лучше использовать дополнительную емкость , включаемую последовательно с емкостью КПЕ. В этом случае

, (57)

, (58)

. (59)

Использование по сравнению с позволяет перекрыть поддиапазон при меньших значениях C_эmin, С_эmax, получить большее волновое сопротивление контура и большее усиление тракта РЧ на КВ.

 

 

Выбор варикапов

 

Предварительный выбор варикапов производится по электрическим параметрам, приводимым в справочной литературе [36, 37] и другие.

Критерии выбора:

номинальная (общая) или максимальная емкость варикапа С_{В ном (max)} при u_обр = 1 ÷ 4В выбирается в соответствии с таблицей 5 по графе С_max. Для получения желаемой С_{В max} можно использовать параллельное включение двух или трех варикапов;

- добротность варикапа при на частотах близких к максимальной рабочей частоте f должна быть Q_В ≥ 100 ÷ 150;

- желательно, чтобы коэффициент перекрытия по емкости варикапа был возможно большим;

- рекомендуется выбирать варикапы с меньшим значением предельно допустимого обратного напряжения u_{обр max доп}, чтобы в меньших пределах нужно было изменять u_обр при перестройке РП по частоте;

- предпочтение следует отдавать тем типам, которые представляют собой сборки или комплекты (пары, тройки) варикапов, согласованных по С_В;

- для РП с несколькими диапазонами (ДВ–КВ, ДВ–УКВ) с целью обеспечения условия по добротности Q_В на максимальной рабочей частоте f можно использовать 2 или даже 3 типа варикапов: с большей номинальной емкостью для НЧ диапазонов и с меньшей емкостью, но более высокой добротностью Q_В для ВЧ диапазонов.

 

Рекомендуемые типы варикапов:

– для диапазонов ДВ–КВ: КВ104, КВ105, КВ116А-1, КВ119А, КВС120, КВ127, КВ131, КВ133, КВ135, КВ139М и др.;

– для диапазонов УКВ: КВ102, КВ109, КВ110, КВС111, КВ113, КВ117, КВ128, КВ132, КВ134 и др.

Из справочника необходимо выбрать выше перечисленные электрические параметры варикапа с указанием режима измерения, а также графики зависимостей С_В (u_обр), Q_В (u_обр) при их наличии.

После предварительного выбора варикапов необходимо произвести проверку перекрытия диапазона (поддиапазона) с наибольшим коэффициентом перекрытия k_ПД для каждого типа выбранных варикапов.

Если в тракте РЧ n_с ≥ 2 (см. п. 3.6), то проверку перекрытия производят для контура УРЧ, в котором вносимая емкость больше.

 

Порядок расчета

 

1 Вычисляем действительную емкость схемы контура С_сх по формуле (51), как при расчете перекрытия КПЕ.

 

2 Задаемся минимальным напряжением настройки

исходя из условия обеспечения при на рабочей частоте поддиапазона добротности варикапа

, (60)

где Q_эmin – эквивалентная добротность контуров тракта РЧ на рабочей частоте f’_min поддиапазона в соответствии с расчетом по п. 3.6.

Q_В можно определить по графику зависимости Q_В (u_обр) или воспользоваться значением, приведенным в основных электрических параметрах варикапа. Полученное значение Q_В необходимо скорректировать для рабочей частоты по формуле:

, (61)

где Q_{В изм} – значение добротности на частоте измерения f_изм.

Проверку условия (60) необходимо производить для наиболее высокочастотного поддиапазона, в котором предполагается использовать выбранный тип варикапа.

 

3 По графику зависимости C_В(u_обр) или основным электрическим параметрам определяем C_{В max} при u_обр = u_{обр min}.

При использовании в качестве C_{В max} данных, приводимых в основных электрических параметрах, следует брать среднее арифметическое крайних значений, определяющих границы технологического разброса.

 

4 Определяем C_{В min}, исходя из необходимого :

(62)

5 По графику зависимости C_В(u_обр) определяем максимальное напряжение настройки u_{н max} = u_{обр max}, необходимое для получения C_{В min}.

При отсутствии указанного графика в справочнике можно определить требуемый коэффициент перекрытия по емкости:

(63)

Если u_{обр max} < u_{обр max доп}

или К_{с треб} < К_с – из справочника,

и при этом выполнятся условие по Q_В (60), то выбор варикапа можно считать правильным.

 

Если С_{В min} не обеспечивается при u_{обр max} < u_{обр max доп} или К_{с треб} > К_с, то необходимо предпринять следующие действия:

- уменьшить С_сх выбором меньших значений составляющих емкостей по таблице 7;

- уменьшить u_{обр min} и при этом увеличить С_{В max}, выполняя условие по Q_В (60);

- выбрать другой тип варикапа с большей С_{В ном (max)} или большим К_с;

- использовать параллельное включение варикапов.

 

6 Эквивалентная емкость контура проверяемого поддиапазона

(64)

 

7 При использовании варикапов в функциональной схеме РП необходимо предусмотреть дополнительный стабилизированный источник напряжения настройки, выходное напряжение которого выбирается с учетом технологического запаса на разброс параметров варикапов

Е_н = (1 ÷ 1,2) u_{н max},

с соблюдением условия Е_н < u_{обр max доп}

В переносном РП это, как правило, маломощный стабилизированный преобразователь напряжения, в стационарном РП – дополнительный выход в сетевом источнике питания.

 

В п. 3.7 ПЗ необходимо:

- обосновать выбор элемента для перестройки по частоте;

- для КПЕ привести основные технические характеристики и применяемость (если есть сведения) выбранного блока;

- для варикапов привести основные электрические параметры и графики зависимостей выбранного типа, количество варикапов включаемых в один контур;

- сделать проверочный расчет перекрытия диапазона (поддиапазона).

 

 

Пример 6. Произвести проверку перекрытия выбранным блоком КПЕ диапазона СВ.

 

Исходные данные:

- крайние частоты диапазона СВ ;

- коэффициент перекрытия диапазона с запасом k’_ПД = 3,18;

- конденсатор переменной емкости КПЕ–10/365 от приемника «Спидола», ;

- тракт РЧ по результатам расчета п. 3.6 содержит один контур во входной цепи, n_с = 1;

- входная емкость транзистора смесителя КТ 306ГМ, С_11э = 12 пФ.

 

Поскольку n_с = 1, расчет производим для контура ВЦ.

 

1 Вычисляем действительную емкость схемы контура по формуле (51)

C_сх = C_м + C_L + C_п + C_вн = 5 +10 + 10 + 0,12 ≈ 25 пФ,

где C_м = 5 пФ – емкость монтажа,

C_L = 10 пФ – емкость катушки контура,

C_п = 10 пФ – средняя емкость подстроечного конденсатора – выбраны по таблице 7;

C_вн – емкость, вносимая в контур ВЦ транзистором смесителя по формуле (52)

C_вн = C₁₁∙ = 12∙0,1² = 0,12 пФ

где C₁₁ = C_11э = 12 пФ – входная емкость транзистора смесителя;

m₂ – коэффициент включения транзистора смесителя в контур ВЦ, для предварительного расчета принимаем m₂ = 0,1.

 

2 Определяем эквивалентную емкость схемы контура C’_сх, при которой выбранный блок КПЕ обеспечит перекрытие проверяемого поддиапазона по формуле (54)

.

3 Условие _сх = 29 пФ > C_сх = 25 пФ выполняется, следовательно блок КПЕ выбран правильно и обеспечивает заданное перекрытие.

При этом в контур ВЦ диапазона СВ дополнительную параллельную емкость, ограничивающую перекрытие, можно не включать, поскольку по формуле (55)

.

4 Эквивалентная емкость контура проверяемого диапазона по формуле (56)

Пример 7. Произвести проверку перекрытия выбранным варикапом КВ 135 АР диапазона СВ.

 

Исходные данные:

- крайние частоты диапазона СВ ;

- коэффициент перекрытия диапазона с запасом = 3,18;

- тракт РЧ по результатам расчета п. 3.6 содержит один контур во входной цепи, n_с = 1;

- эквивалентная добротность контура ВЦ на частоте _min = 515 кГц, Q_эmin = 80;

- входная емкость транзистора смесителя КТ 306ГМ, C_11э = 12 пФ;

- основные электрические параметры варикапа КВ 135АР из справочника [37]:

- общая емкость (f = 1 ÷ 10 МГц, u_обр = 1В) С_{В ном (max)} = 486 ÷ 594 пФ;

- коэффициент перекрытия по емкости при u_обр = 1 ÷ 10 В, К_с = 20 (типовое значение);

- добротность (u_обр = 1В, f = 1МГц) Q_В ≥ 150;

- предельно допустимое постоянное обратное напряжение u_{обр max доп} = 13В;

- зависимость C_В (u_обр) представлена на рисунке 1;

- КВ 135АР представляет собой комплект, состоящий из двух варикапов с разбросом емкости в комплекте не более 2%, при этом один из них предполагается использовать в контуре ВЦ, второй – в контуре гетеродина.

 

Рисунок 1 – Зависимость емкости от напряжения

 

Поскольку n_с = 1, расчет производим для контура ВЦ.

 

1 Вычисляем действительную емкость схемы контура по формуле (51)

C_сх = C_м + C_L + C_п + C_вн = 5 +10 + 10 + 0,12 ≈ 25 пФ,

где C_м = 5 пФ – емкость монтажа,

C_L = 10 пФ – емкость катушки контура,

C_п = 10 пФ – средняя емкость подстроечного конденсатора – выбраны по таблице 7;

C_вн – емкость, вносимая в контур ВЦ транзистором смесителя по формуле (52)

C_вн = C₁₁∙ = 12·0,1² = 0,12 пФ

где C₁₁ = C_11э = 12 пФ – входная емкость транзистора смесителя;

m₂ – коэффициент включения транзистора смесителя в контур ВЦ, для предварительного расчета принимаем m₂ = 0,1.

 

2 Задаемся минимальным напряжением настройки

u_{н min} = u_{обр min} = 1В

Определяем добротность варикапа при u_{обр min} = 1В на частоте f = _min по формуле (61)

Q_В = Q_{В изм}

где Q_{В изм} = 150 – гарантированное значение добротности варикапа на частоте измерения f _изм = 1МГц.

Поскольку на частоте _min выполнятся условие (60)

Q_В = 291 > 3Q_{э min} = 3·80 = 240,

то продолжаем расчет с принятым значением u_{н min} = u_{обр min}.

 

3 По графику зависимости C_В (u_обр) на рисунке 1 определяем C_{В max} при u_{обр min} = 1В, C_Вmax = 510 пФ.

 

4 Определяем C_{В min}, исходя из необходимого k’_ПД по формуле (62)

 

5 По графику зависимости C_В (u_обр) на рисунке 1 определяем максимальное напряжение настройки u_{н max} = u_{обр max}, необходимое для получения C_{В min}

u_{н max} = u_{обр max} = 8,2 В

Поскольку u_{обр max} = 8,2 В < u_{обр max доп} = 13 В, а также выполняется условие по Q_В (60), то выбор варикапа можно считать правильным.

 

6 Эквивалентная емкость контура ВЦ проверяемого диапазона по формуле (64)

7 В РП необходимо предусмотреть дополнительный стабилизированный источник напряжения настройки с выходным напряжением

Принимаем Е_Н = 9В < u_{обр max доп} .

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: