30038

Расчет усилителя звуковой частоты

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

6 Выбор обоснование и расчет структурной схемы усилителя. Широкое распространение получили операционные усилители на основе которых можно сконструировать отдельные каскады и структурные блоки усилителя. Анализ технического задания В данном курсовом проекте техническое задание состоит в проектировании усилителя звуковой частоты на основе интегральных микросхемах.

Русский

2013-08-22

1.5 MB

65 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по  образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Таганрогский государственный радиотехнический университет

Кафедра РПрУиТВ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по курсу “Схемотехника аналоговых электронных устройств ”

Тема: «Расчет усилителя звуковой частоты»

Выполнил:                                                             ст.гр. Р-35

                                                                                                          Варламов В.Н.

Проверила:                                                                     Шибаева Е.М                                  

           Таганрог 2007

Лист замечаний

                                                     Содержание

Введение…………………………………………………………………..….4

Техническое задание………………………………………………………...5

Анализ технического задания ……………………………………………....6

Выбор, обоснование и расчет структурной схемы усилителя.………........7

Регулятор тембра……………………………………………………………..8

Регулятор громкости……………………………………………………..….9

Усилитель мощности………………………………………………..……. ..10

Построение АЧХ и ФЧХ в Micro Cap………………………………….…..11

Список литературы………………………………………………………….13

Приложение №1……………………………………………………………..14

Приложение №2……………………………………………………………..15

Приложение №3……………………………………………………………..18

Приложение №4……………………………………………………………..20

Приложение №5……………………………………………………………..21

Заключение…………………………………………………………………..22

Введение

В настоящее время технические возможности передачи, записи и воспроизведения звука достигли такого совершенства, что позволяет осуществлять воспроизведение сигналов звуковых частот от 20 до 20 000 Гц и более при больших динамических уровнях с минимальными частотными и нелинейными искажениями.

Усилители низкой частоты являются одним из важнейших структурных элементов звуковоспроизводящих радиотехнических устройств. Развитие усилительных устройств тесно связано с совершенствованием электронных приборов, сначала ламп, затем транзисторов и интегральных микросхем. Резкий скачок в усовершенствовании усилителей произошел после того, как нашла применение отрицательная обратная связь.

В настоящее время в основном используются усилители на основе интегральных микросхем. Современные усилительные устройства разрабатываются в направлении микроминитюаризации и улучшения качества звуковоспроизведения.

В современной усилительной технике применяют беcтрансформаторные усилители мощности, которые имеют сравнительно малые габариты, обеспечивают высококачественное воспроизведение. Все шире используются схемы в интегральном исполнении, которые могут содержать десятки тысяч элементов. С их помощью возможна реализация усилителей с низким уровнем шумов, большой полосой пропускания, высоким входным и низким выходным сопротивлением. Широкое распространение получили операционные усилители, на основе которых можно сконструировать отдельные каскады и структурные блоки усилителя. Необходимо также отметить тенденцию к расширению полосы пропускания усилителей до 50 – 60 кГц и уменьшению коэффициента нелинейных искажений до тысячных долей процента, что позволяет добиться естественности звучания.  


Техническое задание

  1.  Выходная мощность Pвых,                                                               4 Вт   
  2.  Сопротивление нагрузки Rн,                                                          8 Ом
  3.  Входное напряжение Uвх ,                    20 мВ
  4.  Сопротивление источника сигнала Rис ,                 250 Ом
  5.  Нижняя граничная частота  fн ,                    60 Гц
  6.  Верхняя граничная частота fв ,                    16 кГц
  7.  Уровень частотных искажений, Мнв            0,7
  8.  Коэффициент нелинейных искажений,                           не более 1 %
  9.  Предусмотреть ступенчатую регулировку громкости, регулировку тембров по ВЧ и НЧ.

 

Анализ технического задания

    В данном курсовом проекте техническое задание состоит в проектировании усилителя звуковой частоты на основе интегральных микросхемах.  В задачу входит выбор типа электронных компонентов, входящих в состав устройства.  

   Для разработки данного усилителя мощности следует произвести предварительный расчёт и оценить количество и тип основных элементов. После этого следует выбрать интегральную микросхему и, при необходимости, принципиальную схему  предварительного усилительного каскада.

   При проектировании усилителя следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройства по заданным характеристикам, а также его экономичность с точки зрения расхода энергии питания и себестоимости, входящих в него компонентов.

   При выборе интегральной микросхемы пришлось немного отойти от технического задания в виду возможности обеспечения данной микросхемой верхней граничной частоты 40 кГц, что в свою очередь только улучшит качество воспроизводимого звука. Так же было принято решение использовать вместо ступенчатой регулировки громкости плавную потенциометрическую в виду ее более простой технической реализации, а так же удобстве при использовании.

 

Выбор, обоснование и расчет структурной схемы усилителя.

   В соответствии с техническим заданием нужно получить на нагрузке с сопротивлением Rн=4 Ом мощность 3 Вт. Входное сопротивление рассчитывается по формуле                    

В

    То есть амплитуда выходного напряжения равна  5,3В

    Коэффициент усиления  =354 раз

        

       Теперь запишем параметры оконечного каскада:

Структурная схема усилителя


Регулятор тембра

   Блок регуляторов тембра является обязательным звуковоспроизводящего устройства.  Темброблок определяет такие параметры усилителя как уровень шума, коэффициент гармоник, диапазон регулировки частотной характеристики. Самый простой способ его реализации - перестраиваемый RC фильтр, однако недостаток такого решения - ослабление сигнал в несколько раз, шумы и искажения. Для устранения этих недостатков приходится вносить в схему дополнительные каскады усиления, что в итоге заметно усложняет схему.

   В данном усилителе регулятор тембра будет базироваться на активном элементе (операционном усилителе NE5534), так как активные регуляторы тембра обладают следующими положительными качествами:

  •  в нейтральном положении регулятора(равномерная передача во всей полосе частот) затухание равно 0 дБ, коэффициент усиления усилителя К=1, благодаря чему нелинейные искажения и шум снижаются.
  •  низкоомный выход
  •  возможность применения потенциометра с линейной характеристикой регулирования


Регулятор громкости

   Для регулятора громкости выберем  схему плавной потенциометрической регулировки в виду максимальной простоты ее реализации. В качестве потенциометра R воспользуемся переменным резистором.

Нормальная работа регулятора громкости будет достигаться при выполнении соотношений:

Тогда R = 30 RИСТ.  R = 30*80=2400 Ом.

   Ср выбираем равным С1 в схеме регулятора тембра.

   

Усилитель мощности

  При выборе микросхем для аппаратуры конкретного назначения необходимо руководствоваться не только функциональным назначением микросхемы, но и значением параметров, характеризующих свойства ИМС и режим работы.

В качестве интегральной микросхемы усилителя мощности была выбрана моно микросхема TDA1904 фирмы SGS-THOMSON Microelectronics,

обладающая следующими параметрами:

Uп=20В

P=4Bт

Rн=4Ом

fн=40Гц

fв=40кГц

Кг=0,1%

Выбранная мной микросхема полностью удовлетворяет параметрам технического задания, обеспечивает хорошее качество звучания, не требует большого радиатора, обладает невысокой ценой (порядка 20 – 40 руб.), достаточно высокой надежностью и распространенностью, что делает ее выбор полностью обоснованным.

Построение амплитудно - и фазочастотных характеристик в пакете Micro-cap.

   

   Произведем построение АЧХ и ФЧХ в пакете Micro-Cap.

Схема регулятора тембра

АЧХ регулятора тембра


Список использованной литературы
.

  1.  Б.Ф. Тарабрин, Л.Ф. Лунин   «Интегральные микросхемы: справочник». Издательство «Радио и связь», 1983г.
  2.  Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Под ред Н.И. Чистякова.
  3.  Проектирование УУ под ред Н.В. Терпугова М. ВШ 1982.
  4.  П. Хоровиц, У. Хилл «Искусство схемотехники» ч. 3,4. Издательство «Мир» 1993г.
  5.  Л.Е. Варакин Бестрансформаторные усилители мощности. М. 6 Радио и связь.1984.
  6.  http://www.cxem.net/
  7.  http://www.datasheetcatalog.com/


Приложение 1

Электрическая схема


Приложение 2

Регулятор тембра


Внутренняя схема ОУ NE5534

Зависимость смещения и спада входного тока от температуры.                            

Зависимоть максимума  двойной амплитуды .                                                               выходного напряжения от частоты

температура

частота

Зависимость скорости нарастания выходного напряжения и единичного усиления полосы пропускания от питающего напряжения

Зависимость коэффициента нелинейных искажений от частоты.

питающее напряжение

частота


Приложение 3

Усилитель мощности

Внутренняя схема

  


Приложение 4

Ргулятор громкости

Принципиальная электрическая

схема регулятора громкости


Приложение 5

Поз.

обозначе

ние

Наименование

Кол.

Прим.

R1,R3,R6,R11=4.7 кОМ

МЛТ-0,125

4

R2,R5,=47кОм

МЛТ-0,125

2

R4=1.2кОм

МЛТ-0,125

1

R7=25Ом

МЛТ-0,125

1

R8=50 Ом

МЛТ-0,125

1

R9=68кОм

МЛТ-0,125

1

R10=10кОм

МЛТ-0,125

1

R12=100кОм

МЛТ-0,125

1

С8,C12,Сp,C1=2.2

мкФ

4

C2,C3,C4,C5=0.068

мкФ

4

С7=0,1мкФ

1

С9=47мкФ

1

С10=22мкФ

1

С11=1000мкФ

1

С12=100мкФ

1

С13=0,22мкФ

1

NE5534

1

TDA1904

1

ЦТРК .040576.Э1

Изм.

Лист

№   документа

Подп.

Дата

Усилитель звуковых частот

Перечень элементов

Лит.

Л

Л

Разработал

Савченко Е.М.

1

1

Проверил

Шибаева Е.М.

Р – 34

Н. Контроль

Заключение

В результате выполнения данного курсового проектирования по заданным в ТЗ параметрам была выбрана, обоснована и рассчитана структурная схема усилителя мощности звуковой частоты, определены параметры оконечного усилителя, темброблока и регулятора громкости. По расчитаным параметрам были выбраны элементы на которых и были спроектированны эти схемы. Было произведено их моделирование на ЭВМ с использованием специального пакета программ и построены соответствующие диаграммы и характеристики. Получен бесценный опыт.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5735. Комбинированный и смешанный методы расчета статически неопределимых рам 132 KB
  Комбинированный и смешанный методы расчета статически неопределимых рам 1. Комбинированный метод расчета рам Рассмотрим симметричную статически неопределимую раму, загруженную несимметричной нагрузкой (рис. 8.1). Подобный случай был исследован ранее...
5736. Расчет неразрезных балок способом моментных точек 145.5 KB
  Расчет неразрезных балок способом моментных точек 1. Моментные фокусные отношения Рассмотрим неразрезную балку, загруженную заданной нагрузкой только в одном пролете и известным нам способом построим эпюру изгибающих моментов (схематично показана на...
5737. Основы металлургического производства. Материаловедение и технология материалов 1.04 MB
  Лекция 1 Физико-химические основы металлургического производства Цели лекции: 1.Учебные: - сформировать у учащихся понятие о курсе Материаловедение и технология материалов - сформировать у учащихся понятие о металлургическом производс...
5738. Воздействие правительства на стратегию, структуру и соперничество фирм 131 KB
  Политика правительства оказывает многообразное влияние на то, как фирмы создаются и управляются, наих цели и на характер конкуренции между ними. Правительственная политика в этих областях переживала перемены во многих странах в конце 80-х годо...
5739. Основы получения металлических заготовок 334.5 KB
  Основы получения металлических заготовок Вступление Изготовление деталей машин, разнообразных механизмов и приборов из любых конструкционных материалов состоит в их формообразовании с соблюдением необходимой геометрии (размеры, форма), а также допус...
5740. Буддийская скульптура в Корее 1.97 MB
  Буддийская скульптура в Корее Введение Памятники буддийской скульптуры есть во всех странах, где распространен буддизм, - так как отправление буддийских культов требовало скульптурного изображения будд, бодхисаттв и других представителей пантео...
5741. Генрих Манн Психологический портрет короля Генриха IV 40.5 KB
  Выдающемуся немецкому писателю Генриху Манну в исторической дилогии Молодые годы короля Генриха IV 1936 года и Зрелые годы короля Генриха IV 1938 года, удалось создать убедительный и яркий образ идеального монарха. Историческое повествование выс...
5742. Архитектура Византии 212 KB
  Архитектура Византии В конце IV столетия после разделения Римской империи и переноса императором Константином своей резиденции в греческую Византию ведущая роль в политической, экономической и общественной жизни переходит в восточную часть...
5743. Генри ФОРД 57.5 KB
  Генри ФОРД Задайте вопрос: кто изобрел автомобиль? Многие ответят: Генри Форд. Это распространенное заблуждение - награда человеку, который сделал автомобиль доступным для миллионов людей. Хотя считается, что автомобиль был придуман и рожден в ...