Розрахунок нелінійних спотворень

1.7 Розрахунок нелінійних спотворень

В залежності від ввімкнення транзистора та режиму його роботи нелінійні спотворення мають різне значення. Всі транзистори у схемі працюють у режиму великих струмів. В таблиці 1.1 наведена залежність коефіцієнту гармонік від схеми ввімкнення транзистора [4].

Таблиця 1 – Залежність коефіцієнту нелінійних спотворень від схеми увімкнення

В пристрою застосовуються дві комплементарні пари на транзисторах, що ввімкнені по схемі спільний колектор та два транзистора в схемі спільний емітер. Тому їх загальний коефіцієнт нелінійних спотворень дорівнює 6%. Оскільки пристрій охоплений зворотнім зв’язком, то коефіцієнт нелінійних спотворень зменшується. Визначимо коефіцієнт гармонік з урахуванням ВЗЗ:

Отже сумарній коефіцієнт нелінійних спотворень складатиме 0,8%.

1.8 Розробка структурної схеми пристрою на дискретних елементах

Після виконання розрахунків є можливість скласти структурну схему пристрою на дискретних елементах. Регулятор підсилення розміщується після першого каскаду. Структурна схема підсилювача наведена на рисунку 1.1.

1.9 Розробка структурної схеми пристрою на інтегральних мікросхемах

Для того, щоб зменшити та спростити розрахунки, підвищити ремонтопридатність пристрою, зменшити габарити та кількість елементів пристрою замість схеми на дискретних елементах буде використовуватись операційний підсилювач. Бажано використовувати імпортні ІМС, оскільки вони мають кращі властивості та простіші у використанні.

Визначимо коефіцієнт підсилення ОП:

Необхідно обрати підсилювач з такими параметрами:

Таким чином обирається інтегральна мікросхема PA04A [5]. Дана інтегральна мікросхема призначена для використання в якості аудіо-підсилювача класу АВ. Інтегральна мікросхема PA04A фірми Apex виготовлені у корпусах CANspecial з 12 виводами. Вони представляють собою надпотужні операційні підсилювачі та можуть бути використані в якості підсилювачів потужності низької частоти в звуковій апаратурі високого класу. В мікросхемі встроєний захист виходу від короткого замикання в навантаженні та термозахист. Для отримання максимальної вихідної потужності дану ІМС необхідно встановити на радіатор[3].

На рисунку 1.2 зображено схему стандартного включення мікросхеми:

Рисунок 1.2 – Схема стандартного ввімкнення мікросхеми PA04A

За стандартною схемою включення мікросхеми сигнал підсилюється в 20раз, але змінивши параметри зворотного зв’язку можна змінити дане значення. Коефіцієнт гармонік мікросхеми не перевищує 0,005%. Регулюючи напругу живлення можна отримати на опорі 200 Ом вихідну потужність на рівні 150 Вт.

Оскільки ІМС, що використовується для підсилення сигналу не є ідеальною, то вона вносить деякі частотні спотворення в область високих частот. При підсиленні у 2058 разів частота на якій сигнал послаблюється на 3 дБ рівна f_-3дБ=10 кГц. Отже, розраховуються частотні спотворення, які буде вносити мікросхема в області ВЧ:

Таким чином, можна зробити висновок, що дана мікросхема не завалює на верхній частоті частотну характеристику більше ніж на 3 дБ, що є задовільним результатом. Але для забезпечення завалу у 3 дБ необхідно ввести додатково коректувальний конденсатор. Його ємність буде розраховано у електричному розрахунку з урахуванням його завалу на 3 дБ.

В якості регулятора гучності можна використати змінний резистор. Така схема буде простішою за схему з додатковим постійним резистором і буде забезпечуватись більша глибина регулювання вхідного сигналу. Оскільки вхідний опір є невеликим, то необхідно використати змінний резистор з невеликим опором. Таким чином обирається резистор PVZ3K301 300 Ом 5%, оскільки використовується узгодження по потужності. Для захисту від постійної складової вхідної напруги на вході регулятора вводиться розділовий конденсатор. Його ємність буде визначена в електричному розрахунку. Структура такого регулятора гучності наведена на рисунку 1.4.

Рисунок 1.3 – Структурна схема регулятора гучності

2. Електричний розрахунок

2.1 Розрахунок регулятора гучності

В схемі підсилювача є два розділових конденсатора. Нехай перший конденсатор, на вході пристрою, забезпечує завал на 2 дБ, а другий, що розміщений між регулятором гучності та підсилювачем, буде підібраний так, щоб забезпечити мінімальний завал. Отже розрахуємо конденсатор С1 у відповідності до опору гучності та необхідного завалу:

Отже, обирається конденсатор С1 К50-15-32 мкФ.