Параметри підсилювача потужності звукових частот (стр. 7 из 9)
Розподіл спотворень між каскадами проведений нерівномірно, тому що не рекомендується на вході підсилювача встановлювати великі ємності, оскільки це призведе до значних нелінійних спотворень.
Розрахуємо вхідний опір першого каскаду підсилювача без ЗЗ:
(2.90) 
При розрахунку вхідного опору із увімкненим ВЗЗ необхідно враховувати опір резистору зміщення першого каскаду:
(2.91) 
(2.92)де
- без зворотного зв’язку буде 
(2.93) 
Розрахуємо мінімальні значення ємностей
(2.94)
Обираємо зі стандартного ряду С1– 0,47мкФ.
(2.95) 
Обираємо із стандартного ряду С4– 2000мкФ
Ємність фільтруючого конденсатора С2 та С3 розраховується за формулою:
(2.96)де
- частота пульсацій. 
обираємо із стандартного ряду С2=С3 – 200мкФ
Оскільки цей підсилювач живиться двополярним джерелом живлення з досить високим потенціалом (± 48 В), то ємності фільтруючих конденсаторів С5 та С7 звичайно обирають дуже великими. Але для того, щоб уникнути паразитної індуктивності, яка з’являється завдяки електролітичним конденсаторам, у паралель їм встановлюють блокувальні, керамічні конденсатори.
(2.97)Де
;
Таким чином, обираємо (с запасом) із стандартного ряду конденсатори:
С5 = С7 —3300мкФ
С6 = С8 — 0,15 мкФ
2.14 Вимоги до джерела живлення[6]
Сумарний струм, що споживається від джерела живлення:
(2.98) 
Потужність, що вимагається від джерела живлення:
(2.99) 
2.15 Розрахунок підсумкових характеристик підсилювача[2]
Коефіцієнт підсилення з напруги з розімкненим зворотним зв’язком :
(2.100) 
Коефіцієнт підсилення за струмом:
(2.101) 
Коефіцієнт передачі кола ВЗЗ:
(2.102) 
Звідси глибина зворотнього зв'язку буде:
(2.103) 
Коефіцієнт підсилення з напруги із замкненим зворотнім зв’язком:
(2.104) 
Знаходимо вхідний опір підсилювача з урахуванням загального зворотнього зв’язку:
(2.105) 
2.16 Розрахунок компенсатора Цобеля-Буше [3]
Імпеданс (повний електричний опір) гучномовців має максимуми і мінімуми. В області середніх частот він має мінімум, що дорівнює приблизно половині опору звукової котушки динаміка, і максимум поблизу частоти резонансу рухомої системи. Імпеданс в зоні резонансу перевищує номінальний у декілька разів. Із зростанням частоти він збільшується – це відбувається із-за індуктивності звукової котушки. На режим роботи підсилювачів особливо негативно впливають, перешкоди, з боку різноманітних комутуючих пристроїв, що викликають різке короткочасне зникнення сигналу. З вищесказаного слідує, що індуктивність гучномовця може викликати миттєве збільшення потужності і навіть призвести до пробою, коли піки перешкод перевищують UKЕmax .
Для компенсації індуктивної складової імпедансу застосовується компенсатор Цобеля-Буше. Він являє собою послідовне RC – коло, яке підключається паралельно до динаміка. В результаті імпеданс навантаження стає практично активним не залежить від частоти.
Зробимо розрахунок елементів компенсатора:
(2.106)Із стандартного ряду обираємо прецизійний резистор номіналом 8,2 Ом.
Потужність резистора на практиці обирають такою, що дорівнює 2Вт.
Знайдемо значення конденсатора в компенсаторі:
(2.107)Де L- індуктивність звукової котушки, при даній потужності і номінальному опору навантаження беремо L = 0,6 мГн. Тоді:
Із стандартного 20% ряду обираємо ємність номіналом 10 мкФ.
3. Електричний розрахунок ППЗЧ на інтегральних мікросхемах
3.1 Вибір елементів підсилення схеми
Для прикінцевого каскаду ППЗЧ оберемо мікросхему підсилювача потужності (закордонної фірми)[8] яка забезпечує потрібне підсилення сигналу з потужності в заданому навантаженні згідно з технічним завданням.
Початкові дані наведенні з технічного завдання:
| Р н = 60 Вт | - | потужність у навантаженні; |
| R н = 8 Ом | - | опір навантаження; |
| f в = 25 кГц | - | верхня робоча частота; |
| f н = 25 Гц | - | нижня робоча частота |
| Ес = 0,25 В | - | вхідний сигнал; |
| R дж =47кОм | - | опір джерела сигналу; |
| Мн = -1дБ | - | лінійні спотворення на нижній частоті; |
| Мв = -1дБ | - | лінійні спотворення на верхній частоті; |
| Кг = 0,1% | - | коефіцієнт нелінійних спотворень. |
Вибираємо прикінцевий підсилювач, який при опорі навантаження Rн = 8 Ом зможе забезпечити вихідну потужність Рвих=60Вт, буде мати , f в = 25 кГц , f н = 25 Гц ,
. За даними довідника [8] обираємо мікросхему STK085 фірма виробник: SANYO , додаткові данні та рекомендована схема включення якої наведенні у додатку В та таблиці [3.1].Таблиця 3.1
Знайдемо Кu мікросхеми STK085 у разах.
За довідниковими даними у неї Кu=33дБ:
(3.1)Для визначення потрібного коефіцієнта підсилення усього підсилювача візьмемо спочатку вихідну напругу, знайдену за формулою [1.2]:
Розрахуємо потрібний коефіцієнт підсилення всього ППЗЧ [7]:
де Uвх = Ес = 0.25 В – ввідна напруга або напруга джерела сигналу задана за технічним завданням.
Бачимо що мікросхема STK085 не забезпечує потрібного підсилення 124>44.7, тобто потрібно розрахувати попередній каскад підсилення.
На вхід підсилювача потужності встановимо каскад на операційному підсилювачі (ОП), тому що він має диференціальний вхід, що дозволяє забезпечити велике послаблення синфазних складових сигналу, тобто зменшується рівень шумів. Сам ОП має дуже великий коефіцієнт підсилення, підключивши до нього зворотний зв'язок можна значно розширити його смугу пропущення. А також згідно технічного завдання ми розраховуємо одноканальний ПЗЧ, так що вибір ОП буде обґрунтований й економічно.
Для вхідного каскаду оберемо ОП з високим вхідним опором і підвищеною швидкодією. К544УД2 (виробництва СНГ) параметри якого наведені у таблиці [3.2] Електрична схема ОП містить вхідний диференціальний каскад на польових транзисторах з p-n переходом, проміжний диференціальний каскад на p-n-p транзисторах, і вихідний двотактний повторювач напруги. Частотна корекція здійснюється внутрішнім інтегруючим конденсатором та резистором.