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

90 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

73673. Механізми пересування 351.5 KB
  У вантажопідйомних машинах загального призначення механізми пересування по конструктивній ознаці розрізняють: а механізми пересування з ручним приводом б механізми пересування з машинним приводом електричний і ДВС. По конструкції опорноходової частини механізми пересування підрозділяються: а на рейкові б на без рейкові. За принципом роботи механізми пересування підрозділяються на дві принципові схеми: а механізми у яких переміщення здійснюється за рахунок сил зчеплення приводних ходових коліс з рейкою або грунтом б механізми у...
73674. Вимоги до антен по параметрах електромагнітної сумісності 370 KB
  Вимоги до антен по параметрах електромагнітної сумісності Розвиток супутникових систем звязку супроводжується зростаючим завантаженням діапазонів радіочастот. Передумови для рішення проблеми ЭМС створюють відомі просторова й частотна вибірковості антен. При аналізі діаграми спрямованості апертурних антен широко застосовуваних у супутниковому...
73675. Розрахунок механізму пересування з тяговим елементом 242 KB
  Ходові колеса кранів і рейки У вантажопідйомних машинах загального призначення залежно від типу машини призначення а також величини навантаження і швидкості пересування ходові колеса виготовляються сталевими і чавунними з циліндровим і конічним ободом. Як рейки у вантажопідйомних машинах застосовується квадратна або смугова сталь а також залізничні рейки
73676. Механізми повороту 471.5 KB
  Конструкція механізмів повороту визначається призначенням і конструкцією вантажопідйомної машини умовами експлуатації діючими навантаженнями і іншими особливостями крана. У вантажопідйомних машинах залежно від конструктивного виконання механізму повороту крана можуть бути дві принципово відмінні схеми приводу механізму повороту. По першій схемі прівод механізму повороту розташовується на неповоротній частині вантажопідйомної машини мал.
73677. Механізми зміни вильоту стріли 249.5 KB
  В цьому випадку приймають середню вантажопідйомність крана з перевантаженнямпо перекидаючому моменту в межах 1520 На практиці зміна вильоту стріли виробляється в двох випадках: Настановна зміна вильоту стріли. Маневрова зміна вильоту стріли. Зміна вильоту стріли виробляється в процесі роботи крана для горизонтального радіального переміщення оброблюваного вантажу.
73678. Стаціонарні поворотні крани 426 KB
  Верхня опора зміцнюється в стіні будівлі або в колоні іноді встановлюється на гнучких розтяжках при повороті крана на 360 градусів. Противага служить для зменшення перекидаючого моменту отже для полегшення опорних елементів крана зменшення ваги і розмірів фундаменту а також колони крана. Залежно від розташування наполегливого підшипника можливі дві схеми навантаження колони крана мал. Якщо ферма крана спирається на верхню шпильку колони в якій встановлений наполегливий підшипник то верхня опора сприймає не тільки горизонтальні...
73679. Двоопорні крани із змінним вильотом 325 KB
  Кран закріплюється на фундаменті, він звичайно виконується повноповоротним. В цьому випадку верхня опора зміцнюється на чотирьох розтяжках. Кран складається з двох симетричних ферм
73680. Мостові крани 527 KB
  До вантажопідйомних машин з подовжньо-поступальною ходою без поворотної відносяться мостові крани, козлині і консольні крани. У вітчизняній промисловості широко застосовуються вантажопідйомні машини мостового типу
73681. Козлові крани 488.5 KB
  Козлині крани загального призначення застосовуються для обслуговування відкритих складів, електростанцій, монтажу промислових і цивільних споруд.