Усилитель звуковой частоты для стационарной аппаратуры 2-й степени сложности

БГУИР

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра радиотехнических устройств

К защите допускаю Руководитель проекта

Пояснительная записка

к курсовой работе

по теме:

“Усилитель звуковой частоты для стационарной

аппаратуры 2-степени сложности.”

Студент группы 640103

Руководитель проекта

Подпись

Содержание Введение

1 Выбор, обоснование и предварительный расчет структурной схемы усилителя

2 Полный электрический расчет усилителя

2.1. Расчет усилителя мощности

2.1.1. Выбор схемы усилителя мощности

2.1.2. Выбор цепи термостабилизации

2.1.3. Расчет оконечного каскада

2.1.4. Расчет предоконечного каскада

2.1.5. Расчет входного каскада

2.2. Расчет узлов предварительного усилителя

2.2.1. Расчет мостового регулятора тембра

2.2.2. Расчет каскадов предварительного усиления

2.2.3. Расчет регулятора громкости

3 Поверочный расчет на ЭВМ основных характеристик усилителя

Заключение

Список литературных источников

Приложение

Введение

Управление в современной технике обычно характеризуется тем, что мощность значительно превышает мощность, требующуюся для управления. Вместе с тем формы управляющей и управляемой энергии в одних случаях одинаковы, в других различны.

К частному виду управления энергией относится усиление. Отличительными особенностями усиления являются, с одной стороны, превышение управляемой мощности над управляющей, с другой стороны, плавность процесса усиления. Устройство, предназначенное для этой цели, называется усилительным устройством или просто усилителем. Управляющая мощность носит название мощности возбуждения усилителя, или входной мощности; управляемая мощность – мощности потребляемой от источника питания.

Усилители сигналов находят широкое применение во многих отраслях науки и техники. Они используются в радиовещании, радиосвязи, телевидении, дальней связи по проводам, радиолокации, радионавигации, измерительной, вычислительной технике и так далее.

Всякий усилитель характеризуется полосой пропускания от  до . Усилители, у которых нижняя частота пропускания  равна нулю, называются усилителями постоянного тока. Усилители переменного тока имеют .

Для усиления низкочастотных сигналов используются усилители низкой частоты, иначе называемые апериодическими усилителями; в соответствии с этим усилители высокой частоты, иначе избирательные усилители, применяются для усиления высокочастотных сигналов.

К усилителям низкой частоты относятся усилители постоянного тока, усилители звуковой частоты, усилители телевизионных сигналов, получившие название видеоусилителей, и другие.

Усилители высокой частоты подразделяются на резонансные и полосовые. В частности усилитель промежуточной частоты супергетеродивного радиоприемника обычно представляет собой полосовой усилитель, у которого зависимость усиления от частоты в большей степени приближается к идеальной прямоугольной форме, чем у резонансного усилителя.

В зависимости от вида усиливаемых сигналов усилители как низкой так и высокой частоты подразделяются на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.

По типу усилительных элементов усилители делятся на ламповые, диэлектрические, магнитные, транзисторные ина интегральных микросхемах.

По области применения – микрофонные, трансляционные, измерительные, телевизионные, магнитофонные, радиолакационные и так далее.

Простейший усилитель содержит один усилительный элемент. При необходимости получения усиления большего, чем может обеспечить один элемент, используется более развитой усилитель, содержащий несколько усилительных элементов. Усилительный элемент и относящиеся к нему элементы связи и питания образуют усилительный каскад. Таким образом, в общем случае усилитель содержит несколько усилительных каскадов, сокращенно каскадов. Основой каскада являются сам усилительный элемент; какие именно из элементов являются элементами связи данного каскада ( усилительного элемента ), устанавливают, исходя из наиболее удобных соотношений для анализа и расчета.

Первые каскады усилителя работают при относительно низком напряжении сигнала и носят название каскадов предварительного усиления иначе каскадов усиления напряжения, их основным назначением является повышение уровня сигнала.

Выходная мощность, отдаваемая в нагрузку, создается оконечным каскадом, представляющий собой каскад усиления мощности. У усилителей со сравнительно большой входной мощностью, предоконечный каскад, так же как и оконечный, является каскадом усиления мощности.

В дальнейшем рассмотрим построение и расчет усилителя мощности для стационарной аппаратуры второй группы сложности.

1 Выбор, обоснование и предварительный расчет структурной схемы усилителя. Укрупненная структурная схема усилителя сигналов звуковой частоты имеет вид: Источник  Предвари- Усилитель Нагрузка сигнала тельный мощности

усилитель

рис1.1.

Сигнал от источника сигнала (рис1) поступает на предварительный усилитель, который осуществляет усиление сигнала по напряжению до уровня 0,1..1В, необходимого для работы усилителя мощности. Кроме того, в предварительном усилителе осуществляется оперативные регулировки уровня сигнала (громкости) и тембра (коррекция АЧХ). Усилитель мощности обеспечивает основное усиление мощности до уровня, заданного в техническом задании.

Определим число каскадов, необходимых для усилителя:

1)  Определим номинальный сквозной коэффициент передачи:

2)  Задаемся необходимым запасом усиления для обеспечения заданных характеристик усиления:

а) на введение ООС запас численно равен глубине обратной связи F, обеспечивающей снижение нелинейных искажений оконечного каскада усилителя до установленного заданием предела:

 - коэффициент гармоник оконечного каскада без отрицательной обратной связи

б) запас на регулировку тембра, определяемый коэффициентом коррекции частотной характеристики: в) технологический запас, учитывающий разброс параметров компонентов:

 

3)  определим требуемый сквозной коэффициент усиления:

4)  определяем число каскадов усиления по напряжению:

получили ;

5)  определяем необходимость мер по согласованию цепей передачи сигнала в усилительном тракте.

Для уменьшения потерь в цепи источника сигнала входное сопротивление усилителя должно удовлетворять условию

Как видно из полученных значений входного сопротивления усилителя, в первом каскаде должен быть применен полевой транзистор по схеме общий исток (100..1000 kOm) или по схеме общий сток (1000..10000 kOm)

6)  определяем места включения регулировок:

регулятор усиления, так как  нужно поставить после первого каскада усиления напряжения; регулятор тембра чувствителен к изменению сопротивления внешних цепей, поэтому от регулятора усиления его нужно отделить хотя бы одним каскадом усиления.

Полученная схема представлена на рис1.2.

ФП  БП

КПУ1 РУ КПУ2  РТ ВК  ПОК ОК выход

Вход_

ООС

 

Рис 1.2.

На Рис2. Приняты следующие обозначения: РУ – регулятор усиления; КПУ – каскады предварительного усиления; РТ – регулятор тембра; ВК входной каскад усилителя мощности; ПОК – предоконечный каскад УМ; БП – блок питания; ФП – фильтр питания.

2.  Полный электрический расчет усилителя.

3. 

3.1.  Расчет усилителя мощности.

Рис2.1.

На рис2.1. представлена схема усилителя мощности для аппаратуры второй и третьей групп сложности.