Параметри підсилювача потужності звукових частот (стр. 1 из 9)

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка: 57 с, 8 таблиці, 6 рисунків, 5 додатків, 13 джерел.

Об’єкт дослідження –– підсилювач потужності звукових частот (ППЗЧ).

Мета проекту – відпрацювати методику розрахунку параметрів підсилювачів потужності звукових частот.

Метод дослідження – розрахунково-аналітичний, з використанням стандартних пакетів: Mathcad 2001, rusplan_4.0.

В курсовому проекті розраховані параметри підсилювача потужності звукових частот, проведений попередній розрахунок та вибір структурної схеми, вибрані та розраховані каскади підсилювача потужності: вхідний простий диференційний каскад з транзисторним джерелом струму, передкінцевий каскад – підсилювач напруги, що додає суттєвий внесок до коефіцієнта підсилення підсилювача і прикінцевий каскад, працюючий на комплексне навантаження на складених комплементарних транзисторах. Основні техніко-експлуатаційні показники: надійність, оптимальні електричні показники, захист по струму.

СТРУМ, ОПІР, НАПРУГА, ПОТУЖНІСТЬ, ПІДСИЛЕННЯ, ЄМНІСТЬ, ТРАНЗИСТОР, БАЗА, ЕМІТЕР, КОЛЕКТОР, ЧАСТОТА, НАВАНТАЖЕННЯ, СПОТВОРЕННЯ, СИГНАЛ, КОЕФІЦІЄНТ ПІДСИЛЕННЯ, КОЕФІЦІЄНТ КОРИСНОЇ ДІЇ, ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ, ЗВОРОТНІЙ ЗВ'ЯЗОК.

ЗМІСТ

Завдання на проект

Реферат

Перелік скорочень

Вступ

1. Попередній розрахунок

1.1 Розрахунок коефіцієнту підсилення з напруги

1.2 Розрахунок кількості каскадів

1.3 Попередній розподіл лінійних спотворень між каскадами

2 Електричний розрахунок ППЗЧ на дискретних елементах

2.1 Обґрунтування вибору схеми електричної принципової

2.2 Розрахунок вихідного каскаду

2.3 Вибір транзисторів вихідного каскаду

2.4 Розрахунок базового кола транзисторів вихідного каскаду

2.5 Попередній розрахунок колекторного кола передкінцевого каскаду

2.6 Вибір транзисторів для передкінцевого каскаду

2.7Остаточний розрахунок колекторного кола передкінцевого каскаду

2.8 Розрахунок базового кола передкінцевого каскаду

2.9 Розрахунок першого каскаду підсилення з напруги

2.10 Розрахунок ланцюга від’ємного зворотного зв’язку

2.11 Остаточний розрахунок вхідного диференційного каскаду

2.12 Розрахунок кіл захисту вихідного каскаду

2.13 Розрахунок номіналів конденсаторів

2.14 Вимоги до джерела живлення

2.15 Розрахунок підсумкових характеристик підсилювача

2.16 Розрахунок компенсатора Цобеля-Буше

3 Електричний розрахунок ППЗЧ на інтегральних мікросхемах

3.1 Вибір елементів підсилення схеми

3.2 Розрахунок додаткових елементів ОП

3.3 Розрахунок параметричного стабілізатора

Висновок

Перелік посилань

Додаток А Схема електрична принципова підсилювача на дискретних елементах

Додаток Б Перелік елементів

Додаток В Типова схема включення STK085

Додаток Г Схема електрична принципова підсилювача на мікросхемах

Додаток Д Перелік елементів

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

БТП – безтрансформаторний транзисторний підсилювач;

ВАХ – вольт-амперна характеристика;

ВЗЗ – від’ємний зворотній зв'язок;

ВЧ – високі частоти;

ДНЧ – діапазон нижніх частот;

ДСС – джерело стабільного струму;

ДК – диференційний каскад;

ЕЗ – елемент зв’язку;

ЕРС – електрорухівна сила;

ЗЗ – зворотній зв'язок;

Кдіф – коефіцієнт підсилення диференційного сигналу;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

КОСС– коефіцієнт ослаблення синфазних сигналів;

НЧ – низькі частоти;

ОП – операційний підсилювач;

ПЕ – підсилювальний елемент;

ПНЧ – підсилювач низьких частот;

ПП – підсилювач потужності;

ППЗЧ – підсилювач потужності звукових частот;

СЕ – спільний емітер;

СК – спільний колектор.

ВСТУП

Електронні підсилювачі низької частоти (ПНЧ) призначені для підсилення сигналів змінного струму. Вони використовуються в різноманітних за призначенням технічних пристроях, тому розрізняються по смузі робочих частот, по характеру навантаження, за умовами застосування.

Особливості ПНЧ, вимоги до їх показників багато в чому визначаються характером навантаження і умовами їх застосування. Навантаження в переважній більшості випадків носить комплексний характер, будучи електромагнітним або електростатичним пристроєм. Умови застосування ПНЧ визначають діапазон змін температур навколишнього середовища, в якому підсилювач повинен зберігати повну працездатність.

Підсилювачі характеризуються різними конструктивними і енергетичними показниками. Найважливішими з них є коефіцієнт підсилення по напрузі (струму, потужності і, його стабільність, смуга робочих частот, коефіцієнт частотних спотворень, кут зрушення фази між вхідним і вихідним сигналом, вхідний і вихідний опір, коефіцієнт нелінійних спотворень. Про такі показники ПНЧ можна сказати наступне. Якщо в підсилювачі не передбачені спеціальні заходи стабілізації, то його коефіцієнт підсилення може змінитися в широких межах через великий технічний розкид параметрів транзисторів.

Транзисторні підсилювачі мають порівняно невелику верхню граничну частоту підсилення, якщо в кінцевому каскаді використаний потужний транзистор. Разом з комплексними ланцюгами зв'язку це приводить до значних частотних спотворень сигналу що підсилюється. Не лінійність вольт-амперних характеристик транзистора є джерелом великих нелінійних спотворень на виході підсилювача. Фізичні властивості транзистора як підсилювального елементу визначають низький вхідний і високий (при роботі транзистора в активній області) вихідний опір підсилювального каскаду.

Вхідне коло підсилювача передає підсилений сигнал у навантаження. У багатьох випадках зручно подавати живлення в навантаження або від джерела струму (внутрішній опір підсилювача прагне до нескінченності), або від джерела напруги (внутрішній опір підсилювача близький до нуля). Інакше кажучи, одному з практичних завдань при проектуванні підсилювача є зміни його вхідного опору. Вимоги підвищення точності роботи системи в різних кліматичних пристроях змушують стабілізувати коефіцієнт підсилення. У підсилювачах, що працюють в радіотехнічних системах, завжди жорсткі вимоги пред'являються до частотних спотворень. Зазвичай, без спеціальних заходів, транзисторні підсилювачі не відповідають цим вимогам.

Таким чином, умови застосування транзисторних підсилювачів в різних електронних пристроях намічають певну спрямованість в зміні властивостей ПНЧ. Ці завдання ускладнюються вимогами збереження працездатності підсилювача в широкому температурному діапазоні навколишнього середовища і значним технічним розкидом параметрів транзисторів.

Оптимізація вибору складових компонентів у ПНЧ полягає в тому, що при проектуванні підсилювача слід використовувати такі елементи, щоб їх параметри забезпечували максимальну ефективність пристрою згідно заданих характеристик, а також його економічність з погляду витрати енергії живлення і собівартості компонентів які до нього входять.

1. ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК [2]

Розглянемо структурну схему підсилювача потужності звукової частоти наведену на рисунку 1.1[3]. Незважаючи на різноманітність схем транзисторних підсилювачів потужності звукової частоти , принципи їхньої побудови практично однакові.

Рисунок 1.1(Схема структурна підсилювача потужності звукової частоти)

Зі схеми видно, що сигнал від джерела сигналу подається на вхідний каскад підсилювача.

Вх.К - вхідний каскад здійснює передачу вхідного сигналу від джерела у вхідне коло першого каскаду. Основною функцією вхідного каскаду є забезпечення необхідного вхідного опору та деякого коефіцієнта підсилення. Відповідно, при виборі вхідного каскаду слід орієнтуватися на наступні дані: Схема із загальним емітером має вхідний опір, рівний 10³..10⁴ Ом, схема із загальним колектором – 10⁴ ..10⁵ Ом, диференціальний підсилювач на біполярних транзисторах – 10³ ..10⁴ Ом, підсилювальний каскад на польовому транзисторі – 10⁵ ..10⁷ Ом. При цьому слід враховувати зниження або підвищення вхідного опору за рахунок введення зворотних зв'язків.

КПП - каскад попереднього підсилення призначений для підсилення напруги, струму і потужності до значення, необхідного для подачі на вхід підсилювача потужності. Кількість каскадів попереднього підсилення визначається необхідним коефіцієнтом підсилення.

ПП - каскад підсилення потужності повинен забезпечити подачу в навантаження заданої потужності сигналу при мінімальних спотвореннях його форми.

НЗЗ - Негативний зворотній зв'язок призначений для стабілізації режиму за постійнім струмом, забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення, а також зниження коефіцієнта нелінійних спотворень. Здійснюється вона шляхом передачі сигналу з вихідного кола у вхідне в протифазі, тобто вихідний сигнал віднімається з вхідного.

СЗ - схема захисту вихідного каскаду від перенавантаження та короткого замикання в навантаженні.

1.1 Розрахунок коефіцієнту підсилення з напруги [2].

1.1.1 Розраховуючи коефіцієнт підсилення за напругою ППЗЧ, треба прийняти до уваги послаблення сигналу у вхідному колі першого каскаду.

Для розрахунку потрібні наступні дані, взяті 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.