В своём радиоприёмнике я применил УНЧ на интегральной микросхеме TDA2030, схема которого показана на рисунке 12.
Рисунок 12 – Стерео усилитель на двух микросхемах TDA2030.
Операционный усилитель обладает гигантским коэффициентом усиления, поэтому здесь применяется отрицательная обратная связь. Она несколько уменьшает коэффициент усиления, но заметно улучшает качество усиливаемых сигналов.
Также применяются усилители на биполярных транзисторах. Как правило, они имеют большие габариты, гораздо меньший коэффициент усиления и в отличие от усилителей на интегральных микросхемах после сборки требуют ещё и настройки. Преимущество транзисторов заключается в том, что им можно задать три режима работы:
1 режим насыщения;
2 режим отсечки;
3 режим усиления (реагирует на любое напряжение на входе).
Один из простейших усилителей на биполярном транзисторе, включенный по схеме с общим коллектором, представлен на рисунке 13
Рисунок 13 – Усилитель на базе биполярного транзистора включенный по схеме с общим коллектором.
В данном усилителе резисторами R1 и R2 устанавливают режим работы, а конденсатор Cр является разделительным по постоянному току.
2.2.8 Воспроизводящее устройство
Выходное устройство служит для преобразования энергии переменного тока в энергию звуковых волн. Для получения мощных звуковых колебаний используются громкоговорители, которые должны равномерно воспроизводить звуки различной частоты.
Данным преобразователем может является диффузорная электродинамическая головка состоящая из:
- корпуса;
- постоянного магнита;
- катушки с проводом малого сечения;
- диффузора.
В роли постоянного магнита может выступать электромагнит, а также комбинация постоянного магнита и электромагнита. Диффузор может быть изготовлен из плотной бумаги или различного рода синтетических материалов, например, пластик. Причём диффузоры изготовленные из синтетических материалов имеют более высокую износостойкость и качество воспроизведения.
При этом динамические головки могут различаться по сопротивлению катушки. Наиболее используемые катушки имеют сопротивление: 2 Ом, 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом и 32 Ом.
Также используются пьезоэлектрические динамические головки, которые отличаются более высоким импедансом. Динамические головки данного вида работают на принципе изменения линейных размеров пьезоэлектрической пластины, при изменении в нём электрического поля.
В данном случае, в моём УКВ приёмнике в качестве выходного устройства служит диффузорный электродинамический громкоговоритель – динамик с максимальной мощностью 20 Вт, сопротивлением 4 Ом. Она имеет не очень большие габариты, массу и воспроизводит широкий диапазон частот.
2.3 Описание работы схемы электрической принципиальной
Принципиальная схема приёмника приведена в приложении А. Сигнал, принятый антенной, поступает на усилитель радиочастоты, выполненный на транзисторе VT1, и далее через разделительный конденсатор С2 – на 8 вывод микросхемы КХА 058 (DA1), в состав которой входят преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты и детектор.
Цепь L1, L2, C4, VD1, R9, C6, R13 представляет собой классический вариант электронного узла настройки. Желаемый диапазон выбирается переключателем SA1, коммутирующим катушки L1, L2. Все необходимые преобразования ЧМ сигнала происходят внутри микросхемы DA1. продетектированный низкочастотный сигнал с вывода 15 DA1 поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе VT2, а с его нагрузочного резистора R14 – на вход микросхемы DA2, выполняющей функции усилителя звуковой частоты. Две микросхемы TDA2030 позволяют на выходе получить два канала воспроизведения. Громкость регулирует резистор R15.
Диод VD2 играет роль защиты в случае, если перепутана полярность питающего напряжения. Конденсаторы С9, С12 образуют фильтр по питанию.
2.4 Характеристика элементной базы
КХА058 - микросхема, предназначенная для работы в приёмном тракте ЧМ радиоприёмника. При включении по типовой схеме с навесными компонентами, она способна реализовать усиление, преобразование, демодуляцию ВЧ сигналов и предварительное усиление напряжения звуковой частоты.
Масса прибора – не более 3 грамм.
Рисунок 15 – Микросхема КХА 058.
Эксплуатационные данные:
Uпит. ном., В. ………………………………………………………. 6..12;
Uвх. огр., мкВ, не более ……………………………………………... 45;
Uвых., мВ, не менее ……………………………………………….. 180;
Iпотреб., мА, не более ……………………………………………….. 30;
Uвх.РЧ, мВ, не более …………………………………………………. 3;
Uпит. max, В ………………………………………………………….. 16;
Kослаб. АМ, дБ, не менее …………………………………………….. 30;
Отношение сигнал/шум, дБ, не менее …………………………... 40;
Kгармоник, %, не более ……………………………………………... 2,5;
Частотный интервал Uвх.РЧ, МГц …………………………... 1,5..110;
Температура окружающей среды, °С ……………………… 25..+85.
Назначение выводов:
Вывод 1 – Подключение контура гетеродина;
Вывод 2 – Подключение контура гетеродина;
Вывод 3 – Подключение контура гетеродина;
Вывод 4 – Подключение контура гетеродина;
Вывод 5 – Плюсовой вывод питания (+6…8 В);
Вывод 7 – Подключение резистора обратной связи, который определяет коэффициент усиления;
Вывод 8 – Вход сигнала РЧ;
Вывод 9 – Подключение резистора обратной связи, который определяет коэффициент усиления;
Вывод 11 – Минусовый вывод питания;
Вывод 12 – Минусовый вывод питания;
Вывод 13 – Минусовый вывод питания;
Вывод 14 – Минусовый вывод питания;
Вывод 15 – Подключение индикатора уровня несущей;
Вывод 18 – Плюсовой вывод питания (+9…12 В).
TDA2030 - микросхема предназначена для работы в низкочастотных трактах усиления. При включении по типовой схеме она способна реализовать оконечное усиление сигнала звуковой частоты.
Масса прибора – не более 3 грамм.
Рисунок 16. Микросхема TDA2030
Эксплуатационные данные:
Выходная мощность /максимальная/, Вт. …………………… 2х20;
Диапазон воспроизводимых частот, Гц. …...………..… 20 – 30000;
Неравномерность частотной характеристики, Дб. ………….…. ±3;
Входное сопротивление, Ком. ………...…………………..…… 150;
Чувствительность, мВ. …………………………………………… 50;
Сопротивление нагрузки, В. ………………………………..…. 2 – 4;
Напряжение питания /однополярное/, В. …………………… 5 – 25;
Площадь радиатора – теплоотвода, см2. ……………………..… 300.
Назначение выводов:
Вывод 1 – подключение источника сигнала;
Вывод 2 – подключение обратной связи;
Вывод 3 – минусовой вывод питания;
Вывод 4 – подключение динамической головки;
Вывод 5 – плюсовой вывод питания.
КВ109Г - варикап кремниевый, эпитаксиально-планарный, подстроечный. Предназначен для применения в схемах подстройки частоты резонансных усилителей. Маркируется точкой у положительного вывода, выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими ленточными выводами. Масса варикапа – 0,06 грамма.
Рисунок 19 – Варикап КВ109Г.
Эксплуатационные данные:
1. Собщ., при F=1 МГц, Uобр.=3 В, пФ ………………………….. 8…17;
2. Кперекл. по С, при Uобр=3…25 В, F=1..10 МГц …………………... 4;
3. Ктемп. С, при Uобр.=3 В, 1/°С …………………………...…. (5±3)×10-4
4. Q, при Uобр.=3В, F=50 МГц, не менее …………………………… 160;
5. Iобр.пост., при Uобр.=25 В, мкА, не более ……………………….. 0,5;
6. Lвыводов, нГн, не более ……………………………………………... 4;
7. Uобр.пост.max, В ……………………………………………………. 25;
8. Pрассеив., при Tк£+50°С, мВт ………………………………………. 5;
9. Температура окружающей среды, °С ……………………… -40…+85;
КД521А - диод кремниевый, эпитаксиально-планарный, импульсный. Предназначен для применения в импульсных устройствах. Выпускается в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диода используется условная маркировка – одна широкая и две узкие синие полоски на корпусе со стороны положительного (анодного) вывода. Масса диода – не более 0,15 грамма.
Рисунок 20 – Диод КД521А.
Предельные электрические параметры:
1. Uобр.пост.max, В. …………………………………………………. 754;
2. Uобр.имп.max, при tU£2 мкС, Q³10, В. …………………………… 80;
3. Iпр.пост., при T=-60…+50°C, мА ………………………………….. 50;
при T=+125°C, мА ………………………………………. 20;
4. Iпр.имп., при tU£10мкС, T=-60…+50°C ………………………….. 500;
при T=+125°C ………………………………. 200;
5. Аварийная перегрузка по Iпр., в течении не более 5 мин.,
при Т=-60…+50°C, мА ……………………………………………. 200;
6. Температура окружающей среды, °C …………………….. -60…+125.
КТ315Б - транзистор кремниевый эпитаксиально-планарный структуры p-N-p, усилительный. Предназначен для применения в усилителях высокой частоты, промежуточной и низкой частоты. Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Тип прибора указывается в этикетке, а также на корпусе прибора в виде соответствующего типономинала. Масса транзистора не более 0,18 грамма.
Рисунок 21 – Транзистор КТ315Б.
Предельные электрические параметры:
1. Uкэ max, при Rбэ=10 кОм, В. ………………………………………. 20;
2. Uбэmax, В. …………………………………………………………….. 6;
3. Iк max, мА ………………………………………………………….. 100;
4. Pк, при T£+25°С, мВт ……………………………………………… 150;
5. Тепловое R переход-среда, °С/мВт ………………………………. 0,67;
6. Температура p-n перехода, °С …………………………………… +120;
7. Температура окружающей среды, °С ……………………... -60…+100.
КТ368Б - транзистор кремниевый эпитаксиально-планарный структуры n-P-n, усилительный. Предназначен для использования во входных и последующих каскадах усилителей высокой частоты. Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Маркируется одной белой точкой с верхней стороны корпуса. Масса транзистора не более 0,5 грамма.
Рисунок 24 – Транзистор КТ368БМ.
Предельные электрические параметры:
1. Uкб пост.max, В ……………………………………………………... 15;
2. Uкб имп.max, при tu=0,5 мС, Q=2, В ……………………………… 20;
3. Uкэ пост.max, при Rбэ=3 кОм, В …………………………………... 15;
4. Uкэ имп.max, при Rбэ=3 кОм, tu=0,5 мС, Q=2, В ………………… 20;
5. Uэб пост.max, В ………………………………………………………. 4;
6. Iк пост.max и Iэ пост.max, мА ……………………………………… 30;
7. Iк имп.max и Iэ имп.max, при tu=0,5 мС, Q=2, мА ………………... 60;
8. Pк пост.max, при T=+65°С, мВт …………………………………... 225;
при T=+130°С, мВт …………………………………. 130;
9. Температура p-n перехода, °С …………………………………… +150;
10. Температура окружающей среды, °С ……………………. -60…+100.
2.5 Разработка платы печатной
Приступая к разводке топологии печатных проводников необходимо учитывать реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клетку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учётом размещения её в каком-то готовом корпусе.
Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Хотя при наличие персонального ЭВМ топологию печатной платы можно разработать в программе Sprint Layout 4.0 rus.
После этого необходимо приступить к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (например, липкой лентой ). По рисунку с помощью керна или шила намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.
Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,6…1 мм для радиоэлементов и 3…3,5 мм – для крепления платы.
После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулёвкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную плёнку – это ускоряет процесс травления.
Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность моечной тряпкой), подойдут и другие растворители.
Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например, цапонлак, лак для ногтей или мебельный. Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером.
Для нанесения рисунка можно воспользоваться тремя методами:
1. Берётся рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию в соответствии с рисунком топологии
2. Покрывается лаком вся поверхность платы. А после его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки.
3. Выполненную в программе Sprint Layout 4.0 rus. и распечатанный на принтере рисунок печатной платы крепят на обработанный стеклотекстолит и проглаживают хорошо прогретым утюгом до полного прилипания листа бумаги к стеклотекстолиту. Далее поместить стеклотекстолит в тёплую воду до полного размокания бумаги. После удаления бумаги на стеклотекстолите остаются дорожки печатной платы.
После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно перетушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в пластмассовую ванночку с раствором для травления.
В качестве раствора можно использовать хлорное железо или разбавленную азотную кислоту (70% - питьевой воды, 30% - концентрированной азотной кислоты). Весь процесс травления займёт около часа, но если нужно его ускорить, то раствор должен быть слегка тёплым и при травлении иногда его необходимо помешивать.
После окончания травления заготовку промывают под струёй воды и скальпелем соскабливают лак с платы (его также можно растворить ацетоном).
Для удобства монтажа проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-16 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса. Прикосновения паяльника должны быть лёгкими и недолгими, иначе медная фольга дорожек начнёт отслаиваться. Остатки флюса после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.
На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным, и можно приступить к монтажу элементов на ней.
Требования, предъявляемые к печатным платам:
1. Плату изготовить химическим способом;
2. Плата должна соответствовать ОСТ 4.077.000;
3. Минимальная ширина проводников – 1 мм;
4. Не указанные предельные отклонения размеров между осями для любых соседних отверстий 0,2 мм;
5. Максимальный размер печатной платы по ГОСТу не должен превышать 470 мм;
6. Соотношение линейных сторон не более 3:1;
7. Маркировать краской ТИПФ ТУ 29-02-359-70;
2.6 Методика настройки радиоприёмника
Для диагностики, регулировки и настройки радиоприёмного устройства необходима контрольно-измерительная аппаратура. Низкочастотный тракт проверяют с помощью генератора низкой частоты, измерителя нелинейных искажений, универсального вольтметра, осциллографа. Для контроля высокочастотной части ЧМ приёмников применяют генераторы. Сигналы в высокочастотном тракте приёмников фиксируют с помощью осциллографов.
Для нормальной работы радиоприёмника, после осуществления сборки, его необходимо настроить. Настройка приёмника сводится к установке диапазонов принимаемых частот. Для этого необходимо включить приёмник и произвести следующие действия:
1. Выдвинуть все колена телескопической антенна – это способствует увеличению чувствительности и избирательности приёмника;
2. Для установки диапазонов принимаемых частот необходимо растягивать или сжимать витки катушек L1 и L2, добиваясь приёма всех работающих в данном диапазоне радиостанций.
Заключение
В данном курсовом проекте мною была разработана схема электрическая принципиальная, а также печатная плата малогабаритного переносного радиоприёмника, предназначенного для работы в диапазоне ультракоротких волн в диапазоне частот 65 – 74 и 88 – 108 МГц. Основная часть радиоприёмника интегрирована в микросборку КХА058, оконечный усилитель низкой частоты выполнена микросхеме TDA2030, что позволяет воспроизводить звук в диапазоне 63 – 20000Гц с максимальной мощностью 20 Вт. Была произведена также настройка этого приёмника. Сам приёмник декоративно оформлен в корпус.
Список использованных источников
1. Нефёдов А.В.. Справочник – Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Том 3. Москва, «КУБК-а», 1997
2. Нефёдов А.В.. Справочник – Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Том 2. Москва, «КУБК-а», 1997
3. Петухов В.М.. Справочник – Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. Том 1. Москва, «КУБК-а», 1997
4. Хрулёв А.К., Черепанов В.П.. Справочник – Диоды и их зарубежные аналоги. Том 2. Москва, «РадиоСофт», 1998
5. Хрулёв А.К., Черепанов В.П.. Справочник – Диоды и их зарубежные аналоги. Том 3. Москва, «РадиоСофт», 1998
6. Чистяков Н.И.. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Москва, «Энергоатомиздат», 1990
7. Александров К.К., Кузьмина Е.Г., Электротехнические чертежи и схемы. Москва, «Энергоатомиздат», 1990
8. А.П. Семьян «500 схем для радиолюбителя».Приёмники \ под ред. С.М. Янковского – СПБ.: Наука и Техника, 2004. – 192 с.: ил.
9. «Усилители низкой частоты. Любительские схемы» Ч.1. Сост. А.А. Халоян – М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2004 – 304 с.: ил. – (Радиобиблиотечка. Вып. 2)
