Главная » Книги и журналы

1 ... 20 21 22 23 24 25

детектора называется зависимость (11.44) выходного напряжения фазового детектора от разности фаз сигнала и колебаний генератора эталонной частоты в установившемся режиме. Время установления переходного процесса /у, определяется в ФАПЧ как интервал времени, в течение которого заданная величина начальной расстрой--ки Д/нач уменьшается до заданной величины Д/ в конце этого интервала.

В начальный момент в системе ФАПЧ на выходе фазового детектора образуется переменное напряжение разностной частоты, которое должно быть передано на регулятор частоты гетеродина. Поэтому полоса схватывания (Псх) ФАПЧ зависит от полосы пропускания (постоянной времени) ФНЧ. Величина максимально возможного в данной системе ФАПЧ изменения частоты стабилизируемого гетеродина равна полосе удержания (Пу)

Пу = 5рч/шах. (11-45)

Если для ФАПЧ используется в качестве ФНЧ интегрирующая RC-тпь с малой постоянной времени (Тф), то при выполнении условия

165рч/ахТф< 1, (11.46)

полоса схватывания равна полосе удержания = Пу [3]. Для обеспечения помехозащищенности и устойчивости системы ФАПЧ постоянную времени ФНЧ необходимо выбирать большой, и если

при этом 165рч/тахТф > 1, ТО Псх < Пу [3].

По точности система АПЧ уступает ФАПЧ, в которой ошибка по частоте в установившемся режиме равна нулю. Но в системе АПЧ, не уменьшая полосы схватывания, можно выбирать постоянную времени ФНЧ большой величины, что повышает ее устойчивость и помехозащищенность. Возможность получения более широкой полосы схватывания и лучшая устойчивость являются преимуществами системы частотной АПЧ.

Таким образом, в зависимости от того, какой критерий качества (точность или полоса схватывания) является определяющим для подстройки частоты гетеродина, выбирают частотную или фазовую систему АПЧ.

В технических заданиях на проектирование непрерывной системы ФАПЧ предъявляются те же требования, что и для частотной системы АПЧ, за исключением установившегося значения остаточной ошибки, которое для системы ФАПЧ равно нулю. Для расчета ФАПЧ используются те же исходные данные, что и для расчета АПЧ.

Расчет параметров непрерывной системы ФАПЧ

Методика расчета приводится для непрерывной системы ФАПЧ гетеродина супергетеродинного приемника, структурная схема которого приведена на рис. 11.2.. Эту методику легко распростра-

нить и на другие случаи, учтя особенности рассчитываемых систем. Величина начальной расстройки А/нач определяется по формулам (11.13) - (11.15). У выбранного гетеродина диапазон электронной регулировки частоты 2А/г должен перекрывать поле возможных начальных расстроек

2Д/г>2Д/на,. (11.47)

Чтобы в системе ФАПЧ обеспечивался захват сигнала при всех изменениях его несущей частоты и частоты гетеродина, требуемое значение полосы схватывания должно перекрывать поле возможных начальных расстроек

П,х.>2Д/н . (11.48)

Так как полоса схватывания системы ФАПЧ тем больше, чем больше ее полоса удержания, то для обеспечения большой полосы схватывания необходимо выбрать возможно большим максимальное значение регулирующего напряжения

max, от которого ЗаВИСИТ

полоса удержания (11.45). Целесообразно выбрать это напряжение равным половине изменения управляющего напряжения гетеродина At/ynp:


Рис. 11.11. Схема балансного ФД.

Up max = Af/y p/2.

(11.49)

При этом полоса удержания рассчитывается по формуле (11.45).

Регулирующее напряжение формируется фазовым детектором. Для системы ФАПЧ могут быть выбраны различные фазовые детекторы, расчет которых приведен в гл. 9. По приведенной методике можно рассчитать выбранный фазовый детектор и определить его максимальное выходное напряжение t/max. Если в качестве фазового детектора системы ФАПЧ выбрать балансный фазовый детектор (рис. 11.11), то целесообразно его использовать в таком режиме, при котором его выходное напряжение мало зависит от амплитуды сигнала, для того чтобы стабилизировать характеристику системы ФАПЧ при изменении уровня сигнала. Для этого значение амплитуды сигнала на входе ФД (Uc) выбирается порядка нескольких вольт

t/c = 1 ... 5 В,

(11.50)

а амплитуда сигнала генератора эталонной частоты (U.,) намного меньше t/o, т. е. U. Практически достаточно, чтобы

и., = t/c/(3 ... 5).

(11.51)



Заданная номинальная промежуточная частота /п которая равна частоте ГЭЧ (/□ = /э), и требуемый уровень напряжения служат исходными данными для выбора принципиальной схемы и расчета ГЭЧ, в качестве которого можно использовать транзисторный кварцевый генератор ПО].

Для выбранного фазового детектора при выполнении условия (11.51) статическая характеристика фазового детектора описывается зависимостью

t/p = /Сд/э cos ф.

(11.52)

Коэффициент передачи амплитудных диодных детекторов (Кд) рассчитывается так же, как для частотных детекторов (11.19). Отсю да максимальное выходное напряжение фазового детектора равно

/тах=Кд/э. (11.53)

Если (7р max < max. ТО В цспи системы ФАПЧ НС примсняет-

. При

и

р max

ся УПТ, а режим ФД меняется так, чтобы

Up max > max Коэффициент усиления УПТ должен быть равен

КуПТ = t/p ,ax/t/max- (И-54)

При Этом необходимо проектировать УПТ так, чтобы он работал в линейном режиме при изменении регулирующего напряжения

от -Up иах до + Up max HOI-

Смеситель (С) системы ФАПЧ выбирается при проектировании канала приема. УПЧ, входящий в состав системы ФАПЧ, рассчитывается так, чтобы полоса пропускания его была не меньше полосы схватывания (Пупч > Псх), а коэффициент усиления его должен выбираться из условия

/(упч > £Уг/п вх. (11.55)

Параметры Купч и Пупч служат исходными данными для расчета УПЧ (гл. 5).

Постоянная времени ФНЧ выбирается из нескольких условий: заданного времени установления переходного процесса, заданной полосы схватывания и устойчивости системы ФАПЧ. Если постоянную времени интегрирующей RC-mnn ФНЧ выбрать из условия

Тф < (16Sp,t/p max)-S . (11.56)

то полоса схватывания равна полосе удержания = Пу,

Время установления при этом не зависит от постоянной времени /?С-цепи ФНЧ

4Sp, Up max А^и

(11.57)

Если расчетное значение ty меньше заданного по ТЗ, то определяется допустимое максимальное значение времени запаздывания 446

сигнала в У] 14 ах). при котором обеспечивается устойчивость системы ФАПЧ

Ко,5 (VlTlISp, Up шах Тф)2 - 1)

(11.58)

Для спроектированного УПЧ с помощью графика рис, 11.9 определяется время запаздывания (tg). Если Тд < Тд max, то система ФАПЧ устойчива. При > шах полосу пропускания УПЧ расширяют так, чтобы время запаздывания в УПЧ было равно

8 max

Пупч 8 = Тз/Тэ ms

(11.59)

Рис, 11.12. ФАПЧ.

График для расчета Тф

При этом производится вновь расчет УПЧ с полосой пропускания Пупч 8-

При такой методике выбора постоянной времени ФНЧ в системе ФАПЧ получается малое время установления переходного процесса у^ и большая полоса схватывания, равная Пех= = Пу, так как постоянная времени Тф получается сравнительно небольшой. Однако постоянная времени может оказаться настолько малой, что она станет соизмерима с постоянными времени других цепей системы ФАПЧ: фазового детектора, регулятора частоты гетеродина и др. Система ФАПЧ в этом случае будет неустойчивой или будет иметь малый запас устойчивости,

Поэтому целесообразно полосу удержаниясистемы ФАПЧ, как и прежде, предусмотреть настолько большой, чтобы она ограничивалась предельно возможным значением выбранного напряжения

t/pmax (11.49).

Полосу схватывания необходимо выбрать равной удвоенной величине начальной расстройки

\ П х = 2Л/на (11-60)

а постоянную времени ФНЧ выбрать так, чтобы она определяла необходимую полосу схватывания, равную начальной расстройке. Для этого, вычислив отношение полос схватывания и удержания, по графику рис. 11.12 находим величину и по ней определяем постоянную времени

Тф = 4/16Sp,i/p max. (11.61)



При Псх/Пу < 0,5 постоянную времени фильтра можно рассчитать следующим образом:

-Гф 0,215Пу/Шх. (11.62)

В этом случае время установления переходного процесса в системе ФАПЧ

уча = 2тф 1п (А/нач/А/ ).

(11.63)

Если yq2 < уч то проверяем устойчивость системы ФАПЧ так же, как и для первого случая, по формулам (11.58) и (11.59). Если не удается в системе ФАПЧ реализовать заданные параметры (уч2 > уч). то необходимо в ней применить поиск сигнала по частоте для того, чтобы уменьшить требуемую полосу схватывания.

Заданные по ТЗ и рассчитанные параметры системы ФАПЧ позволяют выбрать принципиальную схему и рассчитать основные элементы цепи ФАПЧ. Методика проектирования этих элементов такая же, как и для частотной системы АПЧ.

11.4. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ ГЕТЕРОДИНА

При проектировании систем АПЧ требования, предъявляемые к отдельным их характеристикам и параметрам, могут оказаться противоречивыми. Так, например, для повышен1{я точности частотной системы АПЧ требуется увеличить крутизну статической характеристики ЧД, для чего следует уменьшить полосу частот между экстремумами характеристики, а это, в свою очередь, приводит к сужению полосы схватывания. Время установления переходного процесса можно сократить, уменьшая постоянную времени Тф ФНЧ или увеличивая коэффициент подстраивающего действия Q, но при этом ухудшается устойчивость системы АПЧ. В системе ФАПЧ для увеличения полосы схватывания следует уменьшать постоянную времени xj а это снижает устойчивость системы. Для обеспечения высокой точности и широкой полосы схватывания применяют комбинированные системы АПЧ [31:

- с параллельными широкополосной и узкополосной цепями выделения сигнала ошибки в ИЭ;

- с широкополосным ЧД, управляемым дополнительной узкополосной внутренней системой АПЧ;

- с параллельной работой двух регуляторов частоты гетеродина;

- с устройством поиска сигнала,

В первой системе АПЧ широкополосная цепь обеспечивает требуемую полосу схватывания, а узкополосная - позволяет получить необходимую точность. В широкополосной цепи ИЭ используется, как правило, широкополосный частотный детектор (ШЧД), и эта часть системы работает как частотная система АПЧ

(рис. 11.13, а); в узкополосной цепи ИЭ можно применить узкополосный частотный детектор (УЧД) или фазовый детектор. Во втором случае узкополосная часть системы работает как ФАПЧ (рис. 11.13, в).

В этой системе выход ШЧД включен последовательно с УЧД и ФД и суммарный сигнал ошибки поступает на вход общего РЧ гетеродина. Перед УЧД можно применить дополнительное преобразование частоты (рис. 11.13, а). Вторая промежуточная частота выбирается примерно на порядок меньше первой для того, чтобы можно было увеличить крутизну характеристики УЧД. Из суммар-

утг

УЧА л

Вход о-

П

ШУД

РЧ Ы

упчг УЧД

ГЭЧ

ФНЧ

-111

т

ФнчА> уз

Рис. 11.13. Структурные схемы АПЧ гетеродина с параллспьными широкополосным и узкополосным ЧД (а) с широкополосным ЧД, управляемым дополнительной внутренней частотной системой АПЧ (б), с параллельными широкополосным ЧД и ФД (в), с широкополосным ЧД, управляемым дополнительной внутренней ФАПЧ (г).

НОЙ статической характеристики обоих частотных детекторсв (рис. 11.14) следует, что большая полоса схватывания обеспечивается ШЧД, а высокая точность - за счет высокой крутизны начального участка УЧД. Поэтому при проектировании параметры ШЧД выбирают так, чтобы обеспечить заданную полосу схватывания, а УЧД и ФД - так, чтобы обеспечить заданную точность.

Для системы АПЧ с УЧД результирующий коэффициент подстраивающего действия равен

Q == 1 + 5рч (5учд + 5, чд). (11.64)

Для обеспечения эффективной работы системы с ФД внутренняя ФАПЧ должна обладать широкой полосой удержания (Пу = 2Д/нач)-

Во второй системе АПЧ (рис. 11.13, б) дополнительная узкополосная внутренняя система автоподстройки используется для автоматического управления переходной частотой ШЧД, для чего управляющий элемент УЭ подключен к контурам ШЧД. Полоса схватывания внутренней системы автоматической подстройки долж-



на быть несколько больше частотной ошибки широкополосной АПЧ. Коэффициент подстраивакэщего действия системы о частотной внутренней автоподстройкой равен произведению коэффициентов подстраивающего действия широкополосной (Q) и внутренней узко-полосной (Qj) систем

<3 = <ЗЛ. (11.65)


Рис. 11.14. Статические частотные характеристики широкополосного (/) и узкополосного (2) ЧД, а также их суммарная характеристика (3).

Поэтому при использовании второй системы АПЧ по сравнению о первой удается получить существенный выигрыш по точности. Практически можно получить Qi- 1000 и Qa = ЮО, т. е. общий коэффициент подстраивающего действия Q = 10*. При таком большом значении Q вторая систе-

в * ипч

Рис. 11.15. Система АПЧ с параллельными регуляторами частоты гетеродина.

ма АПЧ по точности приближается к системе ФАПЧ.

Точность системы с фазовой внутренней автоподстройкой совпадает с точностью ФАПЧ. Правда, при этом полоса схватывания и удержания системы ФАПЧ должны быть несколько больше величины остаточ-

ной частотной ошибки широкополосной частотной системы АПЧ, В третьей системе АПЧ (рис, 11.15) первый регулятор частоты гетеродина может быть электронного типа, а второй - электромеханического (электродвигатель). Эти регуляторы можно считать параллельными, так как они подключены к общему частотному детектору и воздействуют на один стабилизируемый гетеродин. Инерционность первого регулятора частоты (электронного типа) должна выбираться существенно меньше инерционности второго. Тогда за счет действия первого регулятора частоты второй регулятор (электродвигатель) будет плавно изменять частоту гетеродина при подходе к зоне устойчивого равновесия. При этом благодаря интегрирующему действию второго регулятора частоты удается компенсировать начальную расстройку А/нач1 ДО величины, определяемой 450

зоной нечувствительности электродвигателя А/нач2 и тем самым улучшить точность системы, определяемую первым управляющим элементом. В результате остаточная расстройка Д/ог = / 3,2/1 сильно уменьшается.

Система АПЧ с устройством поиска (рис. 11.16) позволяет обеспечить захват сигнала при больших начальных расстройках. Поисковое устройство (ПУ) принудительно изменяет частоту гетеродина в широких пределах. При приближении стабилизируемой частоты к номинальному значению в первом случае поисковое устройство отключается, а во втором - переводится в режим слежения. Во

i----1

I ГЭЧ I I

ФНЧ

т

iBxol

Т

ФНЧ

iBxod

Рис. 11.16. Системы АПЧ с поисковым устройством, включенным параллельно-(а) и последовательно (б) с основной цепью.

время поиска система АПЧ разомкнута, она включается только при вхождении частоты в полосу схватывания, т. е. система АПЧ и устройство поиска работают последовательно,

В системе АПЧ, реализованной по схеме на рис. 11,16, а, в качестве ПУ можно использовать специальный генератор синусоидального или пилообразного напряжения, связанный с регулятором частоты гетеродина. При вхождении частоты сигнала в полосу схватывания на выходе УПЧ появляется сигнал, который с помощью детектора детектируется и используется для остановки поиска.

В системе АПЧ, реализованной по схеме на рис. 11.16, б, поиск может осуществляться, в частности, путем самовозбуждения УПТ, входящего в систему АПЧ [4], положительной обратной связью. Напряжение с выхода УПТ подается на РЧ и качает частоту стабилизирующего гетеродина. При попадании частоты сигнала в полосу схватывания УПТ оказывается охваченным отрицательной обратной связью через систему АПЧ. Если коэффициент отрицательной обратной связи превысит коэффициент положительной обратной связи, то самовозбуждение УПТ прекратится. Для прекращения автоколебаний в УПТ из-за отрицательной обратной связи системы АПЧ и приведения ее в состояние устойчивого равновесия необходимо параметры цепи положительной обратной связи УПТ выбрать так, чтобы он возбуждался на частоте поиска, равной [3]

fia /(ymQ/4. ~ (11-66)



в качестве генераторов пилообразного напряжения в УПТ чаще всего используют ламповые или транзисторные фантостроны. Подробный расчет усилителей постоянного тока и генератороа пилообразного напряжения приводится в работах [10, 11, 12],

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Радиоприемные устройства. Под ред. В. И. Сифорова. М., Сов. радио , 1974.

2. Капланов М. Р., Левин В. А. Автоматическая подстройка частоты. М. - Л., Госэнергоиздат, 1962.

3. Каганов В. И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках. М., Связь , 1969.

4. Кривицкий Б. X. Автоматические системы радиотехнических устройств. М. - Л., Госэнергоиздат, 1962.

5. Сартасов Н. А., Едвабиый В. М., Грнбнн В. В. Коротковолновые магистральные радиоприемные устройства. М., Связь , 1974.

6. Чистяков Н. И. Декадные синтезаторы частот. М., Связь , 1969.

7. Шахгильдян В. В., Ляховкин А. А. Системы фазовой автоподстройки частоты. М., Связь , 1972.

8. Бычков С. И., Буренин Н. И., Сафаров Р. Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. М., Сов. радио , 1962.

9. Куликовский А. А. Линейные каскады радиоприемников, М. - Л, Госэнергоиздат, 1958.

10. Радиотехнические схемы иа транзисторах и туннельных диодах (теория н расчет). Под ред. Р. А. Валитова. М., Связь , 1972.

Авт.: г. П. Балан, В. Я. Баржнн, Р. А. Валитов и др.

11. Степаненко И. П. Основы теорнн транзисторов и транзисторных-схем. М., Энергия , 1973.

12. Расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах сборник примеров и задач). Под ред. Т. М. Агаханяна. М., Сов. радно , 975. Авт: Т. М. Агаханян, А. Н. Кармазннскнй, А. В. Мезенцев, В. М. Они-

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИЕМНИКОВ

12.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПРИЕМНИКОВ

Основной задачей конструирования приемника является обеспечение работоспособности устройства с параметрами, заложенными в его электрический расчет. Она состоит из ряда частных задач, а именно:

а) нахождение такого взаимного расположения отдельных каскадов и узлов на печатной плате или шасси, которое давало бы минимум паразитных связей и тем самым обеспечивало высокую устойчивость устройства, решения с этой целью вопросов экранировки и применения ряда других мер; 452

б) обеспечения жесткости конструкции, надежности теплоотво-да, в некоторых случаях герметизации, коррозионной и инсекто-стойкости устройства. Эти мероприятия обеспечивают защиту приемника от ударов и тряски при транспортировке, вредных климатических воздействий, от повреждений, вызываемых тропическими насекоыы.\п1, от ядерного излучения и т. п., а также его надежность при длительной работе;

в) обеспечения удобства управления, контроля, ремонта, транспортировки, серийного или массового производства, а также внешнего оформления в соответствии с требованиями эстетики;

г) уменьшения габаритных размеров и массы;

д) конструктивного согласования приемника с аппаратурой, с которой он работает совместно.

В настоящее время радиоаппаратура выполняется либо из дискретных элементов, либо на интегральных микросхемах. В ряде случаев (и особенно в приемниках) используются и интегральные микросхемы и дискретные элементы. Так, оконечные каскады УНЧ из-за большой рассеиваемой мощности реализуют на мощных транзисторах, снабженных радиаторами. Предоконечные каскады можно реализовать и на микросхемах.

Элементы контуров (катушки индуктивности, конденсаторы), а также электролитические конденсаторы развязывающих фильтров не входят в состав микросхем и представляют собой дискретные элементы. Соединение дискретных элементов и микросхем осуществляется методом печатного монтажа на общей плате из диэлектрика (гетинакса, стеклотекстолита и пр.), на которую методом травления фольги или напылением наносятся соединительные проводники.

От правильной разработки печатной платы в большой степени зависит устойчивость приемника. Усиление в тракте до детектора может достигать 100-120 дБ поэтому малейшие паразитные связи между каскадами могут привести к самовозбуждению или к существенному изменению параметров по сравнению с расчетными (изменение усиления, искажение формы частотной характеристики).

Паразитные связи могут возникать либо через поля рассеяния, либо через проводящие участки на плате, общие для разных каскадов. Для уменьшения паразитных связей следует тщательно продумать размещение каскадов на печатной плате. При этом нужно руководствоваться следующими соображениями.

Первые и последние каскады тракта должны располагаться пространственно возможно дальше друг от друга. В этом смысле лучшим решением является расположение каскадов в линейку . Как правило, по этой системе выполняют УПЧ радиолокационных и телевизионных приемников, имеющие большое усиление. Такая линейка представляет собой длинную узкую печатную плату (либо несколько более коротких плат, расположенных в ряд на шасси), полностью экранированную со всех сторон. Наличие внутренних экранирующих перегородок между каскадами дополнительно увеличивает устойчивость (рис. 12.1).




смеситель 1

магнитная антенна

переключатель диапазонов


переходной трансформатор

ОЫотверстие -jdr дли маг-+ик нитноа

системы

тз-аУПЧ п,т5-унч t5j7-усилитель мощности


Рнс. 12.1. Линейка УПЧ радиолокационного приемника .(крышка снята).

Рнс. 12.2. Печатная плата радиоприемника Селга .

Рнс. 12.3. Подключение элементов усилительного каскада к общему проводу и шине питания.

Однако размещение схемы в линейку , обеспечивая высокую устойчивость, 13 ряде случаев ведет к нерациональному использованию пространства. Поэтому, например, в переносных радиовещательных приемниках каскады располагают по периметру платы, в то время как в ее центре помещают конденсатор переменной емкости и отверстие для магнитной системы громкоговорителя (рис. 12.2).

Следует стремиться к тому, чтобы все элементы, относящиеся к данному каскаду, подключались к шине питания или к общему проводу в одной точке (рис. 12.3). Это предохраняет от паразитных связей через общие для разных каскадов участки схем. Возможность образования таких связей иллюстрируется схемой рис. 12.4, а,

t-\--r-CID-

Ibixod %%

Л

и а

г-о

каскад 1

каскад 1

К источнику питания

Выход

1-й

г-й

Рис. 12.4. Неправильное (а) и правильное (б) включение конденсатора раз-вязываюигего фильтра.

на которой место соединения конденсатора Сф с общим проводом выбрано неудачно, так как переменная составляющая тока 2-го каскада, протекая по участку /-2, создает на нем падение напряжения, приложенное ко входу 1-го каскада последовательно с источником сигнала. Схема на рис. 12.4, б т этого недостатка свободна.

Для соединения большого числа выводов различных элементов в одной точке на печатной плате оставляется специальный проводящий островок, который печатным проводником соединяется с остальной частью схемы.

Печатные проводники, несущие сигнал, должны иметь кратчайшую длину, проходя между соединяемыми точками по прямой линии. Не менее важно это требование и в отношении общего провода. Печатные проводники, несущие сигнал, не должны проходить вблизи аналогичных проводников других каскадов.

Для обеспечения жесткости конструкции печатные платы в приемнике крепятся на прочном основании (обычно на раме, отлитой из алюминиевого сплава или штампованной из стали). В профессиональных устройствах, имеющих блочную конструкцию, такие рамы в виде кассет, со штыревыми разъемами (рис, 12.5) вставляются в направляющие кожухи.

Кожух может быть литым или сваривается из стальных швеллеров и уголков и обшивается снаружи листами дюралюминия. На задней стенке монтируются ответные части разъемов, с помощью которых кассеты соединяются с остальной схемой. Для облегчения



попадания штырьков разъемов в гнезда на раме кассеты устанавливаются направляющие штыри.

При установке приемника на подвижном объекте его кожух крепится к объекту с помощью амортизаторов для уменьшения вредного влияния тряски. Упругим элементом амортизатора может быть резина, стальная пружина или их сочетание. Наибольшее распространение получили амортизаторы с упругим элементом в виде резиновой шайбы специальной формы, прнвулканизнрованной по периметру к металлической пластине с металлической втулкой в центре. Они просты по конструкции, компактны и дешевы. Одна-


Рис. 12.5. Блок-кассета панорамного приемника.

ко резина как упругий элемент обладает рядом недостатков: плохо выдерживает большие и длительные деформации, а ее жесткость в сильной степени зависит от температуры.

От этих недостатков свободны пружинные амортизаторы с воздушным или фрикционным демпфированием. В первом случае демпфирование осуществляется за счет вытекания воздуха через калиброванное отверстие нз резинового баллона, в который заключена пружина, при его сжатии. Во втором случае затухание достигается за счет трения специального поршня о цилиндрический корпус амортизатора. Подобные амортизаторы выпускаются на нагрузки от 0,25 до 15 кГ. Виброизоляция начинается с частот вибраций 10- 20 Гц. Приемник крепится к полу объекта па четырех-шести амортизаторах и к стене дзумя-четырьмя амортизаторами, расположенными на задней стенке корпуса.

Жесткость конструкции в бытовой аппаратуре (телевизионные, радиовещательные приемники) обеспечивается более простыми средствами. В них применяется обычно единственная рама с одной или несколькилш печатными платами. Для облегчения ремонта в некоторых случаях рама крепится на шарнирах и может откидываться, открывая доступ к монтажу.

т

Важное значение имеет прочность крепления элементов к самой печатной плате. Обычно выводы малогабаритных резисторов, конденсаторов, микросхем, катушек индуктивности припаиваются, более крупные элементы: транзисторы (особенно мощные), трансформаторы, конденсаторы переменной емкости и т. п. - имеют дополнительное крепление к плате либо болтами, либо специальными обоймами. Степень требуемой жесткости конструкции приемника определяется условиями его эксплуатации.

В приемнике обычно имеется большое количество разъемных соединений, к ним предъявляются весьма серьезные требования в отношении надежности контакта. Переходные сопротивления не должны превышать 0,01 Ом, что обеспечивается при контактном давлении 50-100 г.

При соединении многожильных кабелей требуется компактность разъема, в этом отношении удобны пары типа, изобра.женного на рис. 12.6, а. При соединении блоков без кабелей необходимо компенсировать неточность их взаимного положения. Для этого в одном блоке делаются плавающие (рис. 12.6, б) контакты или такие пары контактов, которые допускают значительные взаимные смещения (рис. 12.6, г). Соединения рис. 12.6, вид используются в многоконтактных разъемах для подсоединения кабелей к блокам.

Материал изоляционного основания выбирается в соответствии с требованиями к межконтактной емкости и допустимым потерям. Для высокочастотных разъемов применяют полистирол, фторопласт, ультрафарфор н пр. Для низкочастотных разъемов основания изготовляются из пресс-порошка.

Контакты должны быть разгружены от механических напряжений. Для этого нужно обеспечить механически жесткое крепление соединяемых блоков или кабелей (резьбовые соединения, пружинные и байонетные замки, фрикционное соединение обой.мы кабеля с патрубком ответной части разъема).

Иногда приемник может подвергаться воздействию тяжелых климатических воздействий (например, при использовании его в полевых условиях или установке на кораблях или самолетах). Чтобы эти воздействия не оказывали вредного влияния на работоспособность приемника и не ухудшали его качественных показателей, наиболее уязвимые элементы (контурные катушки, трансформаторы) и отдельные блоки помещают в специальные герметические кожухи. Лицевая панель блока в этом случае имеет по периметру сплошную резиновую прокладку, которая обеспечивает хорошее уплотнение. Вставленный в кожух блок притягивается к нему болтами через приливы лицевой панели.

. Подлежащие герметизации катушки индуктивности, трансформаторы полностью запаиваются в экран из латуни или омедненной стали. Выводы делаются через стеклянные или керамические бусы - проходные изоляторы. Такой изолятор имеет обычно форму цилиндра или шара, через его центральную часть проходит вывод, а часть наружной поверхности посеребрена и пайкой герметично

15 Зап. 895






-----

ш




Рис. 12.6, Контактные пары:

о -упругое гнездо с прорезями н жесткий штырек; б -гнездо в виде пружинной вилки и жесткий штырек; в - гнездо в виде трубки из твердого ленточного материала и пло-с1!ий нож; г - гнездо в виде пары гнутых плоских пружин н жесткий иож; б-жесткий полузакрытый штырек и нзогиутая пластин плоского сечения.

соединена с экраном. В других конструкциях изоляторов в наружную поверхность вваривается пластина из сплава ковар , которая и припаивается к экрану.

Если герметизации подлежит катушка с подстроечным сердечником, то в экране оставляется небольшое отверстие под отвертку, которое после настройки запаивается. Для герметизации малогабаритных катушек индуктивности и трансформаторов широко применяется заливка их эпоксидным компаундом.

При работе приемника выделяется некоторое количество тепла, которое необходимо отводить во избежание перегрева выше допустимого предела. Теплоотвод от элементов приемника, не помещен-

250 ISO 100 SO

Трйд-~50°С

у

У

~o,s

S 10 Р,Вт


10 Р,8т ,

Рве. 12 7. Зависимости площади радиатора - пластины от рассеиваемой ею мощности при температуре окружающей среды -1-25° С [а) и -1-50° С (б).

НЫХ в герметичный кожух, достигается за счет естественной конвекции воздуха. При этом транзисторы и микросхемы большинства его каскадов специальных мер по обеспечению теплоотвода не требуют, так как потребляемая ими мощность весьма мала. Исключение составляют мощные транзисторы выходных каскадов. Рассеиваемая ими мощность составляет от единиц до десятков ватт, в связи с чем эти приборы монтируются на радиаторах, обеспечивающих нужный теплоотвод.

Эффективность радиатора характеризуется его тепловым сопротивлением

рад

(Тгх, - Т)1Р - Ru,

(12.1)

где /?рад тепловое сопротивление радиатора, выраженное в градусах Цельсия на ватт; к- тепловое сопротивление переход - корпус в градусах Цельсия на ватт (задается в справочнике); Годр - температура перехода, которую можно считать равной температуре корпуса транзистора (или приближенно температуре радиатора Град, так как обычно тепловое сопротивление переход - ,15* 459



>

£=0,8

Ч

IS 50 100 mS,c/i

Piic. 12.8. Зависимость теплового сопротивления радиатора - пластины от его площади при условии постоянства рассеиваемой мощности.

корпус достаточно мало); Т - температура окружающей среды и Р- мощность, рассеиваемая прибором.

Для обеспечения требуемой величины Rpsn нужно применять радиатор с соответствующей поверхностью излучения, которую можно определить, пользуясь графиками на рис. 12.7, 12.8.

Графики рассчитаны в предположении, что радиатор выполнен в виде вертикальной пластины. Коэффициент е характеризует луче- . испускание материала. Так, для анодированного дюралюминия

е == 0,8; для необработанного дюралюминия е = 0,4; при полном отсутствии лучеиспускания е = 0.

При расчете графиков предполагалось, что конвекция происходит в среде с нормальным давлением.

По графикам находится площадь S одной стороны пластины. Если требуемая величина ее не превышает 40- 50 см, то можно в качестве радиатора использовать круглую или прямоугольную пластину из алюминиевого сплава толщиной 2-4 мм. При необходимости обеспечить большую поверхность при- , меняют сложные радиаторы с большим количеством ребер или выступов в виде игл, изготавливаемых литьем из силумина. Располагать рад]1аторы необходимо так, чтобы другие детали не препятствовали притоку к ним холодного воздуха и оттоку нагретого.

Корпус транзистора должен иметь с радиатором хороший тепловой контакт. Следует иметь в виду, что у мощных транзисторов корпус электрически соединен с выводом коллектора. Для улучшения теплоотвода следует в этом случае электрически изолировать радиатор от шасси, а не транзггстор от радиатора. Выводы транзистора пропускаются через отверстия в радиаторе, причем следует предусматривать отдельное отверстие для каждого вывода, а не одно общее для всех (место на!1большего разогрева в транзисторе находится, как правило, в области между выводами; именно с этого места нужно иметь хороший теплоотвод).

Если блок полностью герметизирован, теплоотвод осуществляется только конвекцией воздуха в его внутреннем объеме. Воздух нагревается от радиаторов, а охлаждается о наружные стенки кожуха. Для повышения эффективности этого охлаждения поверхность кожуха иногда выполняется ребристой.

С3дн)!м !13 наиболее опасных следствий неблагоприятных климатических воздействий является коррозия металлических деталей приемника. В его конструкции, в зависимости от конкретных условий, следует использовать материалы, мало подверженные коррозии (сплавы меди, алюминия) и соответствующую гальваническую

Таблица 12.1

Гальванические пары металлов и сплавов

Основ

Дополнительные

Недопустимые Алюминий и сплавы иа его основе

Магниево-алюминиевый сплав

Цинк и его сплавы

Сталь нелегированная, олово, свинец, сплавы типа ПОС, кадмий

Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий, олово, никель, хром

Сталь, хром, никель, медь, свинец, олово, золото, серебро, платина, палладий, родий

Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий

Медь, серебро, золото, платина, палладий, родий

Допустимые

Алюминий и все сплавы на его основе

Цинк и его сплавы

Медь и ее сплавы, серебро, золото, родий, платина, палладий

Медь и ее сплавы, серебро

Хром, никель, легированная и иеле-гированная сталь, олово, свинец, оло-вянно-свинцовые сплавы

Сталь нелегированная

Магний и его сплавы, цинк и его сплавы, кадмий, сталь нелегированная

Алюминий и его сплавы, никель, хром, сталь, магниево-кадмиевый сплав, олово, свинец, кадмий

В любых сочетаниях между собой, а также с хромом, никелем и высоколегированными сталями

С оловянно-свинцовыми припоями при пайке

В любых сочетаниях между собой

С медными сплавами при работе со

сма.чкон

обработку (пассивирование, цинкование, анодирование, серебрение, хромирование и т. д.). Необходимо избегать механического соединения деталей, изготовленных из металлов с заметно разными электрохимическими потенциалами. Например, недопустимо соединять латунные детали алюминиевой заклепкой. Для выбора материалов в этих случаях можно руководствоваться таблицей элек-трохикп еских потенциалов (так называемый электрохимический ряд).

На основе анализа электрохимического ряда составлена таблица допустимых и недопустимых сочетаний материалов при сопряжении деталей в узел (табл. 12.1).

При защите металлических деталей другими металлами также необходимо учитывать электрохимические свойства гюследних. Покрытие называется анодным, если в данной среде электрохимический потенциал покрытия меньше электрохимического потенциала детали, при обратном соотношении - катодным. Анодные покрытия защищают металл как механически, так и электрохимически, так как при нарушении слоя покрытия его металл, являющийся



растворяемым электродом, скорее разрушится, чем металл детали. Катодные покрытия защищают деталь только механичес1Ш, т. е. при повреждении слоя покрытия быстрее будет разрушаться металл детали.

В зависимости от условий эксплуатации к конструкции приемника могут быть предъявлены специфические требования. Так, некоторые тропические насекомые поедают органические изоляционные вещества, в частности полиэтилен п полихлорвинил. Следовательно, в конструкции тропических вариантов приемников следует избегать применения таких диэлектриков или использовать диэлектрики с присадками, отпугивающими насекомых.

Проектирование внешнего вида приемника является одной из важных 1] трудных задач конструктора и должно производиться в содружестве с художником. Форма и расположение ручек управ-леиня, цвет и пропорция передней панели, удобство чтения шкал - все это в значительной степени влияет на рабогоспособпосгь оператора профессиональной аппаратуры и на настроение радиослушателя или телезрителя.

Для приемников различных типов существует большое разнообразие пропорций и форм. Однако анализ пропорций современной аппаратуры отражает некоторые тенденции фордюобразоваиия корпусов. Так, отношения сторон передней панели 0,112 и 0,202 характерны для вещательных приемников, вписывающихся в секции современной мебели, а также для блоков профессиональных приемников в стоечном псполнепии. Ог.чошепне 0,382 чаще используется для переносных paднoпpнcп:икoв средних размеров. Для малогабаритных переносных приемниксв часто используется отношение 0,944. Наибольшее распространение имеют отношения от 0,553 до 0,618. С такими пропорциями выполняется большинство стационарных приемников, радиол, профессиональных связных приемников, комбинированных телераднол. В телевизионных приемниках с большим экраном применяется отношение 0,897, с малым-0,764.

Указанные величины являются среднест.пистическими для большей части выпускаемых промышленностью приемников и могут изменяться в соответствии с развитием художественного вкуса и колебаниями моды.

Оптимальные форма и размеры органов управления должны быть согласованы с основными антропометрическими данными. По способу управления эти органы можно разделить на следующие группы; } правляе.мые одн1[м пальцем - пажн.шые в впле кнопок и клавиш и передвижные в вил,е задвижек (ригелей); управляемые двумя и большим числом пальцев - рычаги и ручкн (рнс. 12.9).

Кнопки моГ)Т быть круглыми илн квадратными средн]!х размеров - диаметром 15-20 мм и миниатюрными - диаметром 3-4 мм для краткивременп1,1х нажатий с малыми усилиями. Чем быстрее и чаще приходится работать с такими регуляторами, тем больших размеров должны сип быть. Ригелыи,1е переключатели целесообразно

использовать только для двух устойчивых положений, Надекадо работающие переключатели такого типа на три и большее число положений выполнить трудно.

Клавишные переключатели, как и кнопочные, имеют два устойчивых положения. Ширину клавиш следует брать не менее 18-20 мм при длине не менее 20-30 мм. Величина pa6o4eit5 хода должна быть не менее 5-10 мм. В любых условиях усилие нажатия на клавишу не должно превышать 2 кг. Иногда для удобства эксплуатации и улучшения внешнего вида кнопочные и клавишные нерекл.ючате-ли выполняются с подсветкой.


Рис. 12.9 Схемы движения ручных регуляторов кнопочного (а), ригельного (б), клавишного (в), вращательного (г) и рычажного (д) типов.

Органы управления двумя пальцами руки выполняются в виде рычагов длиной 15-40 мм. Они могут иметь два положения (усилие переключения 0,3-0,5 кГ), три и более. Приняты следующие значения положений головки ключа: вправо или вверх - включить, прибавить, влево илн вниз - выключить, убавить.

Для надежного захвата пальцами головки рычага она должна иметь диаметр не менее 3-6 мм. Органы управления двумя и большим количеством пальцев руки являются самыми распространенными в приелшиках. Они выполняются в виде ручек и штурвалов диаметром от 5 до 150 мм. Форма ручек может быть самоп разнообразной; связь между диаметром ручки и допустимы:у1 усилием управления иллкх:трируется табл. 12.2.

Таблица J2.2

Усилие управления, кт

Диаметр ручки, мм

до 10

10-50

60-80

Ручки диаметром 30-50 мм обеспечивают максимальную точность положения при углах поворота до ± 30-40° . Для каждого аппарата целесообразно разрабатывать ансамбль ручек и клавиш (кнопок), выполненных в едином стиле.

Расположение ручек на передней панели должно учитывать последовательность операций управления приемником. Органы последовательно выполняелнях регулировок должны находиться близко друг от друга, чтобы оператору не приходилось совершать лишних



1 ... 20 21 22 23 24 25
Яндекс.Метрика