Схема согласования с каналом связи

В состав схемы согласования с каналом связи входят: делитель напряжения, составленный из емкости С3, служащей для исключения постоянной составляющей в передаваемом сигнале, и из сопротивлений R2 – R4, предназначенных для регулировки уровня сигнала в допустимых пределах; усилители мощности, выполненные на операционных усилителях DA1 и DA2; фильтр нижних частот (ФНЧ) второго порядка (емкости С4, С8, сопротивления R5, R6, R7 и DA2, выходной каскад на VT1 и VT2); сопротивление согласования R9; изолирующий трансформатор ТR1.

Параметры операционных усилителей представлены в справочнике.

Расчет схемы согласования сводится к определению значений параметров элементов входного делителя и фильтра.

При расчете параметров делителя следует учесть, что на него подается напряжение модулированного сигнала U_м, равное напряжению источника питания. При исключении постоянной составляющей на входном делителе напряжение становится равным U_м/2. Падение напряжения на емкости U_С3 не должно превышать 3 % входного напряжения U_м/2, следовательно, можно принять:

(7.1)

Принимаем U_М = 9В, тогда падение напряжения на ёмкости С3 равно:

Уровень сигнала регулируется сопротивлением R3 в пределах от –2,3 Нп (0,077 В) до 0,0 Нп (0,77 В), т. е. падение напряжения на R3:

Выбрав типовое переменное сопротивление R3=18кОм, можно определить входной ток по формуле:

(7.2)

При известном токе можно рассчитать сопротивление емкости С3 по уравнению:

(7.3)

а затем – и ее значение –

(7.4)

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение емкости

Значение сопротивления R2 определяется исходя из того, что известны падение напряжения на емкости С3 и максимальный уровень передаваемого сигнала, равный 0,77 В (0,0 Неп):

R2 = (Uм/2 – UС3 − 0,77)/ Iвх.

(7.5)

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления

Сопротивление R4 рассчитывается с учетом того, что на нем падает
напряжение, соответствующее минимальному уровню передаваемого сигнала, равному 0,077 В (−2,3 Нп):

R4 = 0,078/Iвх.

(7.6)

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления

.

(7.7)

Т.к. , то

Пусть тогда

По номинальному ряду выбираем значения емкостей

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления

Усиление фильтра на нулевой частоте:

(7.8)

Полюс коэффициента передачи (частота квазирезонанса):

(7.9)

Примем

Рисунок 17 – Схема согласования с каналом связи

8 Блок питания

В состав блока питания входит трансформатор, на вторичной обмотке которого получаем напряжение 20В. Нам необходимо получить напряжение для питания цифровых микросхем 9В, а также ±15В для питания операционных усилителей. Частота входного напряжения 50Гц.

Частота выходного напряжения после диодного моста составляет 100 Гц.

Выберем для диодного моста выпрямительные диоды Д214.

Выберем стабилитроны Д814Б с номинальным напряжением стабилизации U_ст1=9,0 В и номинальным током стабилизации I_ст1=5 мА, КС215Ж: I_ст2=2 мА, U_ст2= 15В.

Ток потребления одной ИМС составляет Число использованных ИМС равно 29. При десятикратном запасе по току рассчитаем I_н1:

Ток потребляемый всеми ОУ:

Рассчитаем сопротивление балластных резисторов по формуле:

(8.1)

По номинальному ряду выбираем ближайшие значения сопротивлений:

Рассчитаем общее эквивалентное сопротивление по формуле:

(8.2)

Сопротивления конденсаторов C₁₂ и С₁₃ не должны превышать 10% от общего эквивалентного сопротивления:

Рассчитаем емкость конденсаторов C₁₂ и С₁₃ по формуле:

(8.3)

По номинальному ряду выбираем значения емкостей

Количество керамических конденсаторов выбирается из расчета 0.01 мкФ на 1 корпус логической ИМС и 0.1 мкФ на 1 корпус ОУ. Так как у нас 29 корпусов логических ИМС и 2 корпуса ОУ, то необходимо установить в схеме блока питания 3 конденсатора на 0.1мкФ на +9В для логических ИМС и по 2 конденсатора на 0.1мкФ на каждую из ветвей +15В и -15В. Дополнительно для сглаживания пульсаций устанавливается по 1 конденсатору на 10мкФ на каждую из ветвей +9В, +15В и -15В.

Мощность резисторов рассчитывается для режима короткого замыкания:

(8.4)

Схема используемого блока питания представлена на рисунке 18.

Рисунок 18 – Схема блока питания