43078

Расчет усилителя мощности низкой частоты

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Усилитель мощности. В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока напряжения и мощности. Одним из ответственных узлов звукозаписывающей аппаратуры является усилитель мощности.

Русский

2013-11-01

1.37 MB

36 чел.

Кафедра РПрУиТВ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по курсу “Схемотехника аналоговых и электронных устройств ”

Тема: «Расчет усилителя мощности низкой частоты»

Выполнил:                                                             ст.гр. Р-34

                                                                                                          Абраменко М.В.

Проверила:                                                                    Снежкова Л.А.                               

           Таганрог 2008

Лист замечаний

 

                                                     Содержание

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

Техническое задание………………………………………………………...6

Анализ технического задания ……………………………………………....7

Выбор, обоснование и расчет структурной схемы усилителя.………........8

Регулятор тембра……………………………………………………………..9

Регулятор громкости……………………………………………………..….10

Усилитель мощности………………………………………………..……. ..11

Построение АЧХ и ФЧХ в Micro Cap………………………………….…..12

Список литературы………………………………………………………….14

Приложение №1……………………………………………………………..15 Приложение №2……………………………………………………………..16

Приложение №3……………………………………………………………..17

Приложение №4……………………………………………………………..18

Приложение №5……………………………………………………………..19

Приложение №6……………………………………………………………..20

Введение

    Быстрое расширение областей применения электронных устройств – одна из характерных особенностей современного научно-технического прогресса. Этот процесс в определенной степени связан с внедрением интегральных микросхем в универсальные и управляющие вычислительные комплексы; периферийное оборудование; устройства регистрации и передачи информации.

      Применение интегральных микросхем позволило усовершенствовать и создать новые методы проектирования, конструирования и производства радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, повысить ее эксплуатационные и технические характеристики. Интегральная микросхема (ИС)- микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

       В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные  устройства делятся на усилители тока, напряжения и мощности.

       Одним из ответственных узлов звукозаписывающей аппаратуры является усилитель мощности. Он должен обеспечивать требуемую мощность сигнала, подводимую к громкоговорителю, при наименьших искажениях. Бестрансформаторные усилители мощности (БТУ), обладающие рядом преимуществ перед трансформаторными, широко используются в различных радиотехнических устройствах.

      Номинальная выходная мощность усилителей достигает сотни Ватт. При выборе выходной мощности надо исходить из вида, объема помещения, эффективности громкоговорителей, частотных характеристик усилителя, уровня шума.

   БТУ отличает следующее: он состоит из технологичных элементов массового производства ; имеет  меньшие габариты и массу, а также частотные искажения; имеет несколько больший КПД ; может быть выполнен в виде интегральной микросхемы. А при массовом производстве переход к БТУ дает экономию меди, трансформаторной стали, уменьшат общую трудоемкость изготовления.

   Современная элементная база для усилителей мощности ЗЧ включает в себя, прежде всего транзисторы, операционные усилители (ОУ), а так же интегральные микросхемы.

                

                                                                            

Техническое задание

  1.  Выходная мощность Pвых,                                                               3 Вт   
  2.  Сопротивление нагрузки Rн,                                                          4 Ом
  3.  Входное напряжение Uвх ,                    25 мВ
  4.  Сопротивление источника сигнала Rис ,                 150 Ом
  5.  Нижняя граничная частота  fн ,                    30 Гц
  6.  Верхняя граничная частота fв ,                    14 кГц
  7.  Уровень частотных искажений, Мнв            0,7
  8.  Коэффициент нелинейных искажений,                           не более 1 %
  9.  Предусмотреть плавную регулировку громкости

 

Анализ технического задания

    В данном курсовом проекте я проектирую усилитель мощности (УМ) на основе интегральной микросхемы.  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 принципиальную схему  предварительного усилительного каскада на ОУ и  интегральную микросхему.

   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.

   В ходе  работы мной был разработан усилитель, удовлетворяющий всем заданным параметрам, кроме  значения верхней граничной  частоты fв,=14кГц так как порогом чувствительности человеческого слуха является частота  величиной в 20кГц.

 

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  4,8В

    Коэффициент усиления  =100 раз

        

       Теперь запишем параметры оконечного каскада:

Регулятор тембра

   Блок регуляторов тембра является обязательным звуковоспроизводящего устройства.  Темброблок определяет такие параметры усилителя как уровень шума, коэффициент гармоник, диапазон регулировки частотной характеристики. До недавнего времени для регулировки тембра использовали в основном только пассивные перестраиваемые RC фильтры, которые ослабляли сигнал в несколько раз, вносили дополнительные шумы и искажения. Такие устройства вносили усложнения в схему, вызывали необходимость компенсации ослабления, путем включения дополнительных каскадов усиления.

   В настоящее время в высококачественной аппаратуре используются активные регуляторы тембра, которые свободны от вышеперечисленных недостатков, свойственных пассивным цепям. Они позволяют получить подъем или спад частотной характеристики на низких или высоких частотах диапазона воспроизведения.

   Выбранный мной темброблок построен на основе операционного усилителя.    В приложении 3 представлена схема регулятора тембра на основе неинвертирующего операционного усилителя с последовательной обратной связью по напряжению. Он обеспечивает подъем или спад частотной характеристики до уровня 20дБ на верхних и нижних частотах.

   R2 –регулятор нижних частот (при перемещении движка влево он поднимает частотную характеристику)

  Конденсаторы С3 и С4 начинают шунтировать потенциометр R2

на частотах от 50 до 500 Гц.

   Регулятор верхних частот состоит из потенциометра R5 и конденсаторов С2, С5.

   В среднем положении движков обоих потенциометров коэффициент усиления равен 3.Это достигается с помощью сопротивлений R7 и R8 :

                                                        Ku =1+ 

   При значениях R7 =25 Ом и R8 =50 Ом, Ku =3.

Регулятор громкости

   Для регулятора громкости выберем  схему плавной потенциометрической регулировки. В качестве потенциометра R используем переменный резистор.

Регулятор громкости будет нормально работать при соотношении тогда R = 30 RИСТ.  R = 30*150=4500 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 мною была выбрана моно микросхема TDA 1904.

   Данная интегральная микросхема обладает следующими параметрами :

Uп=20В

P=4Bт

Rн=4Ом

fн=30Гц

fв=20кГц

Кг=1%

Выбранная мной микросхема полностью удовлетворяет параметрам технического задания. Кроме того, фирма PHILIPS хорошо зарекомендовала себя на рынке микроэлектроники.       

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

   

   Произведем построение требуемых АЧХ и ФЧХ в пакете Micro-Cap.

Схема регулятора тембра

Полученные результаты

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.  Д.И. Атаев, В.А. Болотников. Функциональные узлы усилителей высококачественного воспроизведения. М. Радиосвязь 1984.
  5.  Расчет электронных схем/ Г.И. Изъюрова и др М. ВШ, 1987.
  6.  Л.Е. Варакин Бестрансформаторные усилители мощности. М. 6 Радио и связь.1984.
  7.  Б.И Горошков. Элементы радиоэлектронных устройств. Справочник. М.: Радио и связь. 1988.
  8.  Сайт «cxem.net»

Приложение 1

Структурная схема усилителя

1 - блок регулятора громкости

2 - блок регулятора тембра

3 - усилитель мощности.

Приложение 2

Электрическая схема

Приложение 3

Регулятор тембра

Приложение 4

Принципиальная схема регулятора громкости

Приложение 5

Принципиальная схема TDA1904

Приложение 6

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

ЦТРК .040576.Э1

Изм.

Лист

№   документа

Подп.

Дата

Усилитель звуковых частот

Перечень элементов

Лит.

Л

Л

Разработал

Бабцов С.В.

1

1

Проверил

Шибаева Е.М.

Р – 34

Н. Контроль