Розрахунок підсилювача потужності на ІМС

2.2 Розрахунок підсилювача потужності на ІМС

Резистор R2, що формуватиме вхідний опір буде типу С1-4-0,25 Вт-8,2 кОм2%.

В типовій схемі включення даної мікросхеми [рисунок 1.2] резистори в зворотньому зв'язку розраховані на коефіцієнт підсилення в 25,2 дБ, тому необхідно розрахувати ці резистори для іншого коефіцієнта підсилення. Схема електрична принципова зображена на рисунку 2.2. Нехай резистор R4 буде опором 1 кОм. У відповідності до цього номіналу обирається резистор С1-4-0,25 Вт-1 кОм2%. Оскільки у схемі є ще один резистор R3 опором 1 кОм, то його тип буде такий же як і резистора R3.

Резистор R5 необхідно розрахувати у відповідності до необхідного коефіцієнта підсилення:

Найближчим резистором є резистор R5 С2-29В-0,125-2МОм±1%.

Резистор R6, що розміщений у корегувальному колі буде типу C1-4-0,25 Вт-120 Ом2%.

Далі здійснюється розрахунок конденсаторів. Розділовий конденсатор С13 не повинен забезпечувати завал на НЧ, тому:

Обирається конденсатор С9 К50-20В 100 В 4 мкФ.

Конденсатор С8 обирається типу К52-7А-1000 мкФ-63 В.

Конденсатор С7 необхідно підібрати так, щоб він не викликав завал частотної характеристик на НЧ. Тому його розраховують за формулою:

Обирається конденсатор номіналом К52-2-30 В-32 мкФ.

Конденсатор С10 розраховується відповідно до необхідного завалу на 1,57дБ

Обираючи з стандартного ряду номінальних ємностей, приймемо С10 К10-17В-63 В-9 пФ.

Конденсатор С12 не потрібно змінювати, оскільки коло, в яке він входить, розраховано розробниками мікросхеми. Даний конденсатор обирається типу К22-5-63 В-100 пкФ. [5]

Схема електрична принципова розрахованого підсилювача зображена на рисунку 2.3.

Для забезпечення роботи підсилювача в двох діапазонах частот (50 Гц – 6,4 кГц; 150 Гц – 4,5 кГц), потрібно змінювати розділовий конденсатор С1 для забезпечення необхідної смуги пропускання на рівні -3 дБ, тобто, щоб частотні спотворення на крайніх частотах діапазонів дорівнювали 3 дБ.

Конденсатор С1 вже розрахований для нижньої граничної частоти 50 Гц. Розрахуємо ємність розділового конденсатора С2 для нижньої частоти 2-го діапазону 150 Гц.

Отже, за формулою розраховується ємність конденсатора, що забезпечить дані спотворення

Обирається конденсатор С2 К50-20В 100 В 12 мкФ.

Конденсатор С10 вже розрахований для верхньої граничної частоти 6500 Гц. Розрахуємо ємність корегувального конденсатора С11 для верхньої частоти 2-го діапазону за такою формулою

,

де, f_в^’ – верхня частота першого діапазону.

Обираючи з стандартного ряду номінальних ємностей, приймемо С11 К10-17Б NPO 12 пФ[5][7].

Отже, остаточна електрична схема першого каскаду з регулятором підсилення та перемикачем діапазонів буде мати такий вигляд, як показано на рисунку 7. Перемикач S1 здійснює перемикання робочих частотних діапазонів підсилювача. В положенні S1.1а і S1.2а – підсилювач працює в діапазоні частот 50 Гц – 6,4кГц, в положенні S1.1б і S1.2б – підсилювач працює в діапазоні частот 150 Гц – 4,5кГц. Схема електрична принципова розрахованого підсилювача зображена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема електрична принципова розроблюваного підсилювача

2.3 Розробка блоку живлення

Необхідно розробити блок живлення з двополярною напругою живлення 55 В . Для цього використовується понижуючий трансформатор, діодний міст та фільтруючі конденсатори. Потужність споживання підсилювача дорівнює[6]:

де  - ККД підсилювача ().

Тоді:

Далі можна визначити струм споживання зазначивши, що :

В якості містка використовуються будь-які чотири однакових діода, з максимальним струмом 5 А. Слід також врахувати захист від короткого замикання і слід поставити запобіжник ПМ0,5 в коло первинної обмотки трансформатора Т1 ТПП271-127/220-50. Після діодного моста VD1 та VD2 КЦ410Б ставляться конденсатори С4-С7: К52-3-100 В-100 мкФ та С9-С12: К77-2-100 В-0,1 мкФ. Схема електрична принципова джерела живлення показана на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема електрична принципова джерела живлення

3. Моделювання регулятора тембру та підсилювального каскаду

3.1 Вибір моделюючої програми

Існує цілий ряд програм, за допомогою яких можна здійснити моделювання. Серед них є Electronics Workbench, Circuit Master, Microcap Evaluation, MatLab, Orcad та інші. Тому постає задача оптимальної програми для моделювання. Програма має забезпечувати простоту інтерфейсу, легкість пошуку окремих елементів, високу швидкодію, точність вихідних даних, а токож невисокі вимоги до конфігурації ЕОМ та не мати реєстраційних обмежень. Тому обирається програма Electronics Workbench. Дана програма дає змогу за короткий час зібрати схему та отримати результати, що за точністю цілком задовольняють поставлену мету. Єдиним недоліком є мала кількість прототипів, але замість мікросхемb PA04 буде використовуватись стандартна мікросхема ОП.