Усилитель мощности с регулятором громкости

3.3.1  Усилитель мощности с регулятором громкости

В настоящее время существует множество различных схем усилителей мощности звуковой частоты, как отечественного, так и зарубежного производства. При выборе схемного решения устройства будем придерживаться следующих критериев:

-  Коэффициент усиления не менее 50 дБ;

-  Выходная мощность не менее 10 Вт;

-  Сопротивление нагрузки 4 Ом;

-  Частотный диапазон от 100 Гц до 10 кГц;

-  Минимальное количество навесных элементов.

Выбор остановим на усилителе мощности низкой частоты, разработанный фирмой SGS THOMSON MICROELECTRONICS, со следующими основными показателями:

-  Коэффициент усиления 84 дБ;

-  Выходная мощность 15 Вт;

-  Сопротивление нагрузки 4 Ом;

-  Частотный диапазон от 30 Гц до 20 кГц;

-  Напряжение питания ±6В - ±18В.

Основным усилительным элементом выступает микросхема TDA 2030 (отечественный аналог - микросхема серии К174УН19). В качестве простейшего регулятора громкости может служить обычный переменный резистор, включенный по схеме делителя напряжения. Принципиальная схема усилителя мощности с регулятором громкости представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Принципиальная схема усилителя мощности низкой частоты с регулятором громкости.

3.3.2 Расчет октавного эквалайзера

Октавный эквалайзер представляет собой набор полосовых фильтров со срединными частотами 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц, 8000 Гц и соответствующими октавами 177 Гц – 354 Гц, 354 Гц – 707 Гц, 707 Гц – 1410 Гц, 1410 Гц – 2830 Гц, 2830 Гц – 5660 Гц, 5660 Гц – 11300 Гц, с последующей независимой регулировкой уровня напряжения сигнала. На выходе фильтров смесь сигналов суммируется с помощью буферного усилителя, представляющего собой операционный усилитель, включенный по стандартной схеме приведенной на рис 3.4.

Рис. 3.4. Схема включения операционного усилителя, работающего в режиме усиления.

В качестве устройства, реализующего необходимые характеристики, выберем полосовой фильтр со сложной отрицательной обратной связью, который отличается простотой реализации и удовлетворяет заданным требованиям.

Соответствующая схема фильтра приведена на рис. 3.5

Рис. 3.5. Схема полосового фильтра со сложной отрицательной связью

Примем С1 = С2 = С

Его передаточная функция имеет следующий вид:

. (3.10)

Из сравнения этого выражения с передаточной функцией полосового фильтра в общем случае:

(3.11)

гдеA_r – коэффициент передачи на резонансной частоте;

Q – добротность.

следует, что коэффициент при p² должен быть равен 1, отсюда находим резонансную частоту f_р

.

.

. 3.12)

Подставив это выражение для резонансной частоты в передаточную функцию (3.10), и приравняв соответствующие коэффициенты к коэффициентам выражения (3.11), получим остальные формулы для вычисления характеристик фильтра:

.

. (3.13)

.

.

.(3.14)

из которых видно, что коэффициент передачи, добротность и резонансная частота рассматриваемого полосового фильтра могут выбираться произвольно.

Выражение для полосы пропускания фильтра получим из формулы:

.(3.15)

Для нахождения параметров схемы R1, R2 и R3 зафиксируем с,B,f_р и возьмем А_r=-1

 Þ . (3.16)

 Þ  Þ . (3.17)

 Þ  Þ

Þ

. (3.18)

Для нахождения АЧХ фильтра подставим в выражение (3.10).  и возьмем его модуль.

. (3.19)

 - АЧХ фильтра

По изложенной выше методике рассчитаем параметры схемы для всех шести полос и построим АЧХ фильтров. Расчет и построение проведем с помощью профессионального приложения Mathcad 7 Professional

Данные расчетов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Параметры схемы полосовых фильтров

АЧХ фильтров приведены на рис. 3.6.а и 3.6.б

а)

б)

Рис. 3.6. АЧХ полосовых фильтров

а) для fср=250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц;

б) для fср=2000 Гц, 4000 Гц, 8000 Гц,

гдеН0(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 250 Гц;

Н1(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 500 Гц;

Н2(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 1000 Гц;

Н3(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 2000 Гц;

Н4(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 4000 Гц;

Н5(f) – АЧХ фильтра с f_СР = 8000 Гц.

В качестве активного элемента выберем микросхему серии К157 УД2, которая представляет собой двухканальный операционный усилитель общего назначения, построенный по "стандартной" трехкаскадной схеме с защитой выхода от короткого замыкания. Типовая схема включения операционного усилителя приведена на рис. 3.7. Для обеспечения устойчивой работы ОУ в каждом каскаде необходимо подключить емкость коррекции С1, С2 величиной от 0 до 30 пФ.

Напряжение питания ОУ выбирается из диапазона питающих напряжений ±3В - ±18В.

Рис. 3.7. Типовая схема включения операционного усилителя К157УД2

Нумерация и назначение выводов:

1, 14 – частотная коррекция 1 канала;

2 – неинвертирующий вход 1 канала;

3 – инвертирующий вход 1 канала;

4 – отрицательный источник питания;

5 – инвертирующий вход 2 канала;

6 – неинвертирующий вход 2 канала;

7, 8 – частотная коррекция 2 канала;

9 – выход 2 канала;

10, 12 – свободный вывод;

11 – положительный источник питания;

13 – выход 1 канала.

В качестве пассивных элементов выбираем резисторы типа МЛТ 0,125, СП3-04А, конденсаторы типа К10-17а.

3.3.2  Генератор шума с предусилителем

В качестве первичного источника шума в данном дипломном проекте выбран полупроводниковый стабилитрон Д814. Основным требованием к первичному источнику шума является стабильность характеристик последнего.

Хотя генераторы на стабилитронах обладают рядом недостатков по сравнению с другими источниками шума, при малых сопротивлениях нагрузки эти недостатки пропадают и на таких генераторах становится возможным создание довольно стабильных устройств.

В качестве предусилителя воспользуемся операционным усилителем К157 УД2 построенным по схеме усиления.

Принципиальная схема генератора шума с предусилителем представлена на рис. 3.8

Рис. 3.8. Принципиальная схема генератора шума с предусилителем

3.3.3  Согласующий усилитель

Согласующий усилитель – устройство, осуществляющее переход от симметричной линии к несимметричной. Он представляет из себя дифференциальный усилитель с симметричным входом и несимметричным выходом.

Данный усилитель должен быть малошумящим, чтобы его собственные шумы не превышали уровень наведенного сигнала Uс. Коэффициент усиления желательно иметь как можно больше, но усилитель не должен самовозбуждаться. Усиленный сигнал должен значительно превышать уровень собственных шумов усилителя. В данном лабораторном стенде коэффициент усиления согласующего усилителя равен 100.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1  Методика проведения лабораторных работ по исследованию воздушных и вибрационных каналов утечки речевой информации

Целью лабораторных исследований является исследование частотных свойств элементов воздушных и вибрационных каналов утечки речевой информации (стены, двери, воздуховоды, окна, помещения, в котором циркулирует конфиденциальная информация) при различных значениях звукового давления, развиваемого падающей на исследуемый элемент волной акустического колебания. Определение степени защищенности исследуемых каналов по энергетическому критерию и критерию словесной разборчивости речи.

В процессе проведения этих работ студенты должны определить степень защищенности каналов и предложить необходимые меры по его защите, в случае неудовлетворительных результатов.

Исследования проводятся в соответствии со схемой представленной на рис. 2.1. и заключается в выполнении следующих этапов.

Похожие работы

Обеспечение ИБ выделенного объекта по аудио каналу

Скачать

116603

2

19

... , с целью оценки состояния обеспечения безопасности информации; - управление допуском участников совещания в помещение; - организация наблюдения за входом в выделенное помещение и окружающей обстановкой в ходе проведения совещания. 2. основными средствами обеспечения защиты акустической информации при проведении совещания являются: - установка различных генераторов шума, мониторинг помещения на ...

Разработка системы управления качеством на предприятии

Скачать

310716

12

0

... -текущих планов мероприятий – до исполнения. -перспективных планов мероприятий – 5 лет. Выводы по разделу 1. В первом разделе были рассмотрены теоретические основы управления качеством, являющимися базовыми при разработке системы управления качеством. Был затронут международный опыт данной деятельности. При работе над первым разделом была рассмотрена и представлена в разделе, процедура получения ...

Средства радиоконтроля

Скачать

57155

1

2

... сигнал на когерентность, исключает случайные, побочные результаты измерений без потери чувствительности частотомера. Анализаторы спектра Этот уже достаточно развитый, но еще перспективный вид средств радиоконтроля предназначен для сканирования частотных спектров модулированных сигналов в различных частотных диапазонах и отображения на экране дисплея/осциллографа этих спектров. В случае, ...

Методы и средства защиты информации в сетях

Скачать

113599

3

11

... информации и дезорганизации работы абонентских пунктов; - организационно-технические мероприятия, направленные на обеспечение сохранности конфиденциальных данных. 2. Основные методы и средства защиты информации в сетях Разобрать подробно все методы и средства защиты информации в рамках ВКР просто невозможно. Охарактеризую только некоторые из них. 2.1 Физическая защита информации К ...