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

82 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

14141. Вказівка повторення та її опис мовою блок-схем та мовою програмування 48.5 KB
  Тема уроку: Вказівка повторення та її опис мовою блоксхем та мовою програмування. Мета уроку: Дати поняття про вказівку повторення та її використання при розвязуванні задач про типи циклів та їх оформлення мовою програмування Паскаль та мовою блоксхем. Тип уроку: Лек
14142. Використання циклу з параметром для розвязування задач 66.5 KB
  Тема уроку: Використання циклу з параметром для розвязування задач. Мета уроку: Навчити використовувати цикл з параметром для розвязування типових задач. Тип уроку: Практичний. На початку уроку рекомендується провести письмове опитування можна у вигляді диктанту
14143. Використання циклу з передумовою для розвязування задач 66 KB
  Тема уроку: Використання циклу з передумовою для розвязування задач. Мета уроку: Навчити використовувати цикл з передумовою для розвязування типових задач. Тип уроку: Практичний. На початку уроку рекомендується провести письмове опитування можна у вигляді диктант
14144. 120 уроков психологического развития младших школьнико 469 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Предисловие автора к третьему изданию Предисловие автора ко второму изданию Раздел I О ...
14145. Уроки психологического развития во II классе (31-60) 661.5 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития во II классе 3160 Содержание занятий во II классе Указате
14146. Уроки психологического развития в III классе (61-90) 654.5 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития в III классе 6190 Содержание занятий
14147. Уроки психологического развития в IV классе (91-120) 1.1 MB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития в IV классе 91120 Содержание занятий в IV классе Указате...
14148. Немецкий для начинающих Самоучитель 5.86 MB
  В.М. Бухаров Т.П. Кеслер Немецкий для начинающих Самоучитель Данный самоучитель универсален как по форме так по содержанию. Он позволяет в максимально сжатые сроки приобрести навыки правильного немецкого произношения усвоить наиболее употребительные в немецком
14149. THE UNITED KINGDOM 262 KB
  The United Kingdom Pretext exercises 4.1. Read the following words and expressions and try to guess their meaning. United total leader population capital major command business commerce principle focus liberalization regulation economy concentrate industry international global calendar production textile private public product constitutional monarchy parliamentary cultural military. 4.2. Read the following words and notice their pronunciation. ...