43484

Расчет усилителя звуковой частоты на основе микросхемы TDA 2009

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

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.

Русский

2016-09-14

350 KB

34 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего профессионального образования

«Южный Федеральный Университет».

Технологический Институт в г.Таганроге

(ТТИ Южного Федерального Университета)

Кафедра «Радиоприемных устройств и телевидения»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по курсу “Схемотехника аналоговых электронных устройств ”

Тема: «Расчет усилителя звуковой частоты»

Вариант№18

Выполнила: ст. гр. Р-38

Чернецова Д.Н.

Проверила: ст. преподаватель

Шибаева Е.М.                                 

           Таганрог 2010г.

Лист замечаний

Содержание

1. Техническое задание

2. Анализ технического задания

3. Выбор и обоснование схемы электрической структурной

4. Расчет схемы электрической принципиальной

5. Регулятор тембра,  громкости и баланса

6. Предварительный каскад……………………………………..

7. Требования к источнику питания………………………………………...

8. Расчет АЧХ…………………………………………………………………

9. Схема усилителя……………………………………………………………

10.Заключение………………………………………………………………..13

Приложение 1…………………………………………………………………14

Приложение 2………………………………………………………………….

Приложение 3………………………………………………………………….

Список литературы……………………………………………………………

  1.  Техническое задание

  1.  Выходная мощность Pвых,                                                                  12.5 Вт   
  2.  Сопротивление нагрузки Rн,                                                           4 Ом
  3.  Входное напряжение Uвх ,                    40мВ
  4.  Сопротивление источника сигнала Rис ,                  250 Ом
  5.  Нижняя граничная частота  fн ,                        20 Гц
  6.  Верхняя граничная частота fв ,                      80 кГц
  7.  Уровень частотных искажений, Мнв        0,7
  8.  Коэффициент нелинейных искажений,                               не более 1 %
  9.  Предусмотреть плавную потенциометрическую регулировку громкости

 

2. 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. Используется плавная потенциометрическая регулировка громкости в виду ее более простой технической реализации, а так же удобстве при использовании.

  При выборе интегральной микросхемы пришлось немного отойти от технического задания в виду возможности обеспечения данной микросхемой верхней граничной частоты 80кГц и нижней граничной частоты 20 Гц, что в свою очередь только улучшит качество воспроизводимого звука.

 

3. Выбор и обоснование схемы электрической структурной

Для обеспечения требуемых в техническом задании характеристик для усилителя звуковых частот будем применять в качестве основного тракта усиления схему с применением интегральной микросхемы в виде усилителя мощности звуковой частоты. Т.к. при выборе микросхемы мы руководствовались выходными характеристиками и не учитывали входное напряжение то, чтобы удовлетворить ТЗ нам необходим предварительный каскад. В качестве микросхемы для оконечного каскада выберем микросхему типа TDA2009 . Выбор обусловлен тем, что она удовлетворяет условиям ТЗ и доступна в продаже. Регулятор громкости, баланса и тембра построен на основе микросхемы  TDA 1524A и резисторах переменного сопротивления, которые обеспечивают плавную регулировку уровня.

Рис.1 Схема электрическая структурная

4. Расчет схемы электрической принципиальной

Схема электрическая принципиальная приведена в приложении. Для выполнения условий ТЗ была выбрана интегральная микросхема TDA 2009.  

Технические параметры микросхемы TDA 2009:

=18 В;

=7 Вт;

=300 мВ - минимальное значение;

=4 Ом;

=0.1 %;

Коэффициент усиления по напряжению = 35.5 дБ;

=200 кОм;

=20 Гц;

=80 Гц;

5. Регулятор тембра

Схема регулятора тембра, громкости и баланса приведена в приложении.

Технические характеристики регулятора:

  •  Полоса частот 20-20 кГц
  •  Регулировка тембра на частоте 40Гц (bass) -19/+17дБ
  •  Регулировка тембра на частоте 16кГц (treble) -15/+15дБ
  •  Регулировка баланса -40дБ
  •  Входное сопротивление 10-60 кОм
  •  Выходное сопротивление 300 Oм
  •  Регулировка громкости не менее -80/+21,5дБ
  •  Коэффициент гармоник не более 0,3%
  •  Относительный уровень шумов не более -80дБ
  •  Напряжение питания 12-26В

Данная схема реализована на интегральной микросхеме фирмы Philips TDA1524A (А1524А - аналог фирмы RFT). Микросхема представляет собой двухканальный (стереофонический) регулятор громкости, баланса и тембра низких и высоких частот. Переменные резисторы можно использовать любые, т.к. регулировка громкости, баланса и тембра в данной микросхеме осуществляется электронным способом. Подстроечными резисторами R7 и R8 регулируется усиление выходного сигнала, кнопка S1, включающая частотную компенсацию регулятора громкости (на схеме выключена), должна быть с фиксацией. Для постоянного использования частотной компенсации без возможности отключения, можно исключить из схемы элементы S1 и R9. В процессе работы микросхема нагревается. Если приклеить к ней небольшой П-образный радиатор из алюминия, повысится надежность работы и срок службы микросхемы.

6. Предварительный каскад.

Он необходим для обеспечения необходимого уровня сигнала на вход оконечного каскада усиления, т.к. для него минимальный уровень 300 мВ, а по условиям ТЗ у нас входной сигнал 40 мВ.

В качестве входного каскада была выбрана микросхема типа TL072. Она представляет собой сдвоенный (в одном корпусе находятся два усилителя) операционный усилитель с полевым транзистором на входе. Выбор данной микросхемы обусловлен её низкой стоимостью, а также удобством применения операционных усилителей при создании звуковой аппаратуры, немаловажен и коэффициент нелинейных искажений, составляющий  и менее. Входной каскад выполнен на одном операционном усилителе TL072 по неинвертирующей схеме включения. Особенность этой схемы заключается в том, что входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход, а на инвертирующий поступает выходной сигнал через делитель напряжения, выполненный на сопротивлениях  и . Наличие данной ООС улучшает характеристики данного предусилителя.

Основные параметры ОУ TL072:

где - напряжение источника питания, - коэффициент усиления,

- скорость нарастания выходного сигнала, - входное сопротивление,

- ширина полосы пропускания при разомкнутой цепи ОС.

Каскад предназначен для усиления входного сигнала по напряжению, с выхода данного каскада сигнал подаётся на оконечный каскад, где происходит усиление по току. Найдём коэффициент усиления данного предусилителя, напряжение на выходе которого равно напряжению на нагрузке.

Сопротивление  служит для установки рабочей точки ОУ, путём изменения постоянного напряжения, подаваемого на его плюсовой неинвертирующий вход. За счёт применения на входе данного ОУ полевого транзистора, входное сопротивление ОУ будет определяться сопротивлением . Выберем сопротивление .

Коэффициент усиления предусилителя определяется выражением

Для Uвх =40 мВ и Uвых =300 мВ найдём необходимый коэффициент усиления.

. Подставляя коэффициент усиления в выражение и, приняв R2,=10 Ом, найдём R3=80 Ом  .

Схема каскада  приведена в приложении.

7. Требования к источнику питания

В качестве источника питания используем однополярный источник питания  

с U = ± 24 В, который обеспечит питанием весь усилительный каскад.

8. расчёт АЧХ

На частотах 20 Гц и 80 кГц коэффициент передачи усилителя должен составлять 0,7 от максимального значения. АЧХ усилителя на нижних частотах определяется разделительными конденсаторами и сопротивлениями нагрузки каждого каскада в отдельности.

Заданный коэффициент частотных искажений

Расчет емкостей, влияющих на АЧХ на нижних  частотах

Расчет емкостей, влияющих на АЧХ на верхних  частотах

Построение АЧХ на верхних и нижних частотах:

9. Заключение

Данная работа выполнена в соответствии с требованиями, которые были предъявлены в техническом задании. Был проведён выбор схемы электрической структурной, на основе которой осуществлялся эскизный расчёт схемы. Далее была разработана схема электрическая принципиальная. Разработка производилась с применением современной элементной базы, что несколько улучшило показатели разработанного усилителя звуковой частоты относительно предлагаемых требований.

Приложение 1

Схема оконечного каскада:

Параметры микросхемы TDA 2009:

Приложение 2

Схема темброблока:

Приложение 3

Схема предварительного каскада:

Список используемой литературы.

1. Гусев В.Г. , Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальных вузов. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1991. 662с

2. Резисторы: Справочник / Под редакцией Четверткова И.И. Терехова В.М. М.: Радио и Связь, 1987. 352с.

3. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. - М.: "Радио и связь" 1989 г

4. Интегральные микросхемы: Справочник / Под редакцией Тарабрина Б.В. М.: Радио и Связь, 1984. 528с.

5. Гершунский Б.С. справочник по расчету электронных схем. К.:Высш.   шк., 1983г. 240с

6. Цыкин Г.С. Электронные усилители. - М.: Изд-во "Связь" 1965 г

7.  Шкритек П. Справочное руководство по звуковой технике. Пер. с нем. М.: Мир, 1991г. 446с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20346. СПЕЦИФИКА И ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОНТОЛОГИИ. ЕДИНСТВО И МНОГООБРАЗИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА. ПОНИМАНИЕ МАТЕРИИ В НОВОМ МАТЕРИАЛИЗМЕ. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИИ. ДИАЛЕКТИЧЕСКАЯ И «ДУРНАЯ» БЕСКОНЕЧНОСТЬ. ПРИНЦИП МАТЕРИАЛЬНОГО ЕДИНСТВА МИРА 49.5 KB
  ПОНИМАНИЕ МАТЕРИИ В НОВОМ МАТЕРИАЛИЗМЕ. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИИ. Это связано не только с тем материализму понятие материи ближе. В понятии материи сохранятся продуктивная диалектическая жизненная двойственность которой лишена категория бытия.
20347. СУБСТАНЦИАЛЬНАЯ, СУБЪЕКТИВНО-ИДЕАЛИСТИЧЕСКАЯ, РЕЛЯЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ. ПРОСТАНСТВО И ВРЕМЯ КАК АТРИБУТЫ МАТЕРИИ. ПРОБЛЕМА ТЕМПОРАЛЬНОСТИ 33.5 KB
  СУБСТАНЦИАЛЬНАЯ СУБЪЕКТИВНОИДЕАЛИСТИЧЕСКАЯ РЕЛЯЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ. Гипотезы об отдельном существовании времени как такового впечатляют но понимаются с трудом. Кинг чтото подобное использовал в своих по крайней мере двух произведениях; Сказка о потерянном времени; машины времени 2. Субъективноидеалистическая трактовка пространства и времени.
20348. ПОНИМАНИЕ ДВИЖЕНИЯ В НОВОМ МАТЕРИАЛИЗМЕ. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ И ДИАЛЕКТИКА ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ. ДВИЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ 43 KB
  ПОНИМАНИЕ ДВИЖЕНИЯ В НОВОМ МАТЕРИАЛИЗМЕ. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ И ДИАЛЕКТИКА ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ. Общее понимание движения в новом материализме. Специфику понимания движения в новом материализме можно дать как результат синтез итог диалектической спирали в области истории философии.
20349. ПРОБЛЕМА АНТРОПОСОЦИОГЕНЕЗА. ТРУДОВАЯ ТЕОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА. ПРОБЛЕМА НЕДОСТАЮЩЕГО ЗВЕНА 45 KB
  ТРУДОВАЯ ТЕОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА. АСН процесс происхождения человека и общества. Сложность этого слова не попытка усложнить дело а стремление уже в названии подчеркнуть неразрывную связь происхождения человека и общества а также длительность последовательность процесса происхождения антропос от человека; социо общество; генез от генезиса. Победы Лоренца в споре оправдывает евгенику науку и практику вмешательства в генетику человека для избавления последнего от всех больных и неправильных генов.
20350. ПРОБЛЕМА СОЗНАНИЯ В ФИЛОСОФИИ. ОБЪЕКТИВНО-ИДЕАЛИСТИЧЕСКОЕ, ВУЛЬГАРНО-МАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОЕ И ДИАЛЕКТИКО-МАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОЕ ПОНИАНИЕ СОЗНАНИЕ. ТЕОРИЯ ОТРАЖЕНИЯ И СОЗНАНИЕ. ПРОБЛЕМА ИДЕАЛЬНОГО 45.5 KB
  ОБЪЕКТИВНОИДЕАЛИСТИЧЕСКОЕ ВУЛЬГАРНОМАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОЕ И ДИАЛЕКТИКОМАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОЕ ПОНИАНИЕ СОЗНАНИЕ. ТЕОРИЯ ОТРАЖЕНИЯ И СОЗНАНИЕ. сознание; 1. В истории развития взглядов на сознание отметим два момента.
20351. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением 362.5 KB
  Расчет генератора рассмотрим на типовом примере. Расчет анодной цепи генератора. Аналогичный расчет электрического режима работы ВЧ лампового генератора с внешним возбуждением можно провести по программе на языке Mathcad. Программа расчета электрического режима работы ВЧ лампового генератора Программа состоит из трех частей: ввода исходных данных DATE; расчета параметров генератора по анодной цепи ANODE; расчета параметров сеточной цепи генератора GRID.
20352. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 437.5 KB
  В биполярных транзисторах происходит перенос как основных носителей заряда в полупроводнике так и неосновных; в полевых только основных. Управление током прибора в биполярных транзисторах осуществляется за счет заряда неосновных носителей накапливаемых в базовой области; в полевых за счет действия электрического поля на поток носителей заряда движущихся в полупроводниковом канале причем поле направлено перпендикулярно этому потоку. Для увеличения мощности прибора в биполярных транзисторах используют многоэмиттерную структуру а в...
20353. Режимы работы транзисторно гВВ 270.5 KB
  Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением 9. Ключевой режим работы высокочастотного транзисторного генератора 9. Методика расчета ВЧ генератора с биполярным транзистором 9. Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением 9.
20354. СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 176 KB
  СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 12. Метод анализа линейных СВЧ устройств 12. Гибридноинтегральные СВЧ устройства и микрополосковые линии передачи 12. СВЧ транзисторный усилитель 12.