Усилитель постоянного тока автоматической регулировки усиления (Опорный Генератор) радиостанции «Баклан»

Опорный генератор вырабатывает напряжение опорной частоты равной 6400 кГц с относительной нестабильностью не хуже ±10.10^6 в рабочем интервале температур. Высокая стабильность частоты обеспечивается применением метода температурной компенсации нестабильности частоты при помощи термозависимого потенциометра и емкости р—п перехода полупроводникового прибора (варикапа). Опорный генератор включает в себя кварцевый генератор, выполненный по схеме емкостной трехточки на транзисторе Т1, и эмиттерный повторитель на транзисторе T2. Резисторы R15—R21 задают режим транзисторов по постоянному току. Конденсаторы" С1, С2, СЗ, С10 — блокировочные, С7, С9 — емкости обратной связи, С8, С11—разделительные. Элементы схемы Д1, Д2, L, С4, С5 образуют цепь управления и составляют параллельный контур, включенный последовательно с кварцевым резонатором. Такое включение цепи управления позволяет поддерживать постоянство крутизны характеристики управления в заданном интервале регулирования по напряжению. Регулируемый резистивный делитель R12, R14 позволяет производить установку частоты генератора и коррекцию частоты во времени (старение). Элементы схемы R1—R10 образуют цепь термозависимого потенциометра. При изменении температуры окружающей среды происходит изменение величины сопротивления терморезисторов R1, R7, R8, что в свою очередь вызывает изменение напряжения на варикапах Д1, Д2. При изменении напряжения на варикапах происходит изменение емкости р—п перехода варикапов, а следовательно, и изменение частоты генератора. Термозависимый потенциометр задан и настроен так, что при изменении температуры окружающей среды изменение напряжения на варикапах повторяет зеркально изменение температурно-частотиой характеристики кварцевого резонатора, т. е. происходит уменьшение нестабильности частоты генератора.

Расчёт показателей надёжности

Теоретические сведения

Показатели надёжности вводятся для количественной оценки (характеристики) одного или нескольких свойств, составляющих надёжность объекта. Под номенклатурой показателей надёжности понимают состав показателей, необходимый и достаточный для характеристики объекта или решения поставленной задачи. Полный состав номенклатуры показателей надёжности, из которой выбираются показатели для конкретного объекта и решаемой задачи, установлен ГОСТом.

Так как показатель надёжности есть количественная характеристика, в надёжности широко применяются методы теории вероятности и математической статистики. Этой характеристике принято давать вероятностное и статистическое толкование. Вероятностное определение показателей надёжности удобно при теоретическом анализе, а статистическое – при их определении из эксперимента.

Основной характеристикой надёжности объекта (системы, устройства) является вероятность Р(t) его безотказной работы в течение времени t. Для определения Р(t) удобно использовать понятие интенсивности отказов λ (t), т.е. число отказов в единицу времени.

Вычисляем реальную интенсивность отказов

λ_pi = λ₀ * a_i* a_вл, (1)

где λ₀ – интенсивность отказа при номинальных условиях;

a_i, a_вл – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние на интенсивность отказов температуры и коэффициента нагрузки (a_i), и влажность (a_вл)

λ_гр = λp_i * n, (2)

λ_гр – групповая интенсивность отказов;

Вероятность безотказной работы такой системы в течение заданного времени определяется по формуле:

P(t) = exp (-Σ λ_i t), (3)

где λ_i – интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации (1/ч);

t – заданное время работы (ч).

Вычисляем вероятность безотказной работы устройства за время t = 10000 ч по формуле:

Рс(t) = e ^{-t λс} (4)

Общая интенсивность отказов устройства находится по формуле:

λ = ∑ λ_гр (5)

Вычисляем среднее время безотказной работы исходя из суммарной интенсивности отказов:

Т_ср = 1/λ (6)

Поправочный коэффициент на условия эксплуатации:

k_н = k₁*k₂*k₃*k₄, (7)

где:

k₁ – поправочный коэффициент на вибрацию (k₁ = 1,46);

k₂ – поправочный коэффициент на ударную нагрузку (k₂ = 1,13);

k₃ – поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры (k₃ = 2,5);

k₄ – поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха
(k₄ = 1,3).

Рассчитаем поправочный коэффициент:

k_н = 1,46*1,13*2,5*1,3 = 5,361

Расчёт вероятности безотказной работы и среднего времени
безотказной работы

Таблица 2 – Характеристики элементов

Рассчитаем интенсивность отказа резисторов по формуле (1):

λ_pi = λ₀ * a_i* a_вл = 1*10^-6*1*0,3 = 0,3*10^-6 [1/час]

Вычисляем суммарную интенсивность отказов устройства с учётом условий эксплуатации по формуле (5):

λ = ∑ λ_гр = 22,62*10^-6 [1/час]

Рассчитаем время средней наработки на отказ по формуле (6):

T_ср = 1/λ = = 44208 [ч]