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

35 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

78495. Специфика организации театрализованных игр старших дошкольников в ДОУ 50.6 KB
  В последние годы возросло внимание дошкольных работников к театрализованным играм которые представляют собой сложный вид деятельности детей и воспитателей. Педагогпрактик Т Неменова в работе ldquo;Развитие творческих проявлений детей в процессе театрализованных игрrdquo; отмечает что театр одно из ярких эмоциональных средств формирующих вкус детей. Новоселова считает что театральноигровая деятельность обогащает детей новыми впечатлениями знаниями и умениями развивает интерес к литературе и театру формирует диалогическую...
78496. Исследование уровня музыкально-психомоторного развития у детей подготовительной группы 40.67 KB
  Исследование уровня музыкально-психомоторного развития у детей подготовительной группы Сохранение и укрепление здоровья дошкольников одна из актуальнейших проблем нашего времени. Оптимизации двигательной активности детей в режиме детского сада способствуют занятия музыкально-ритмическими движениями которые являются одним из самых привлекательных видов деятельности ребенка. Определенная метрическая пульсация музыкального произведения с которой связаны движения ребенка вызывает согласованную реакцию всего организма ребенка а...
78497. Сенсорное развитие детей подготовительной к школе группы в продуктивных видах деятельности (рисовании) 61.93 KB
  Предмет исследования: определение уровней сформированности восприятия цвета детьми подготовительной к школе группы в рисовании. Цель объект предмет позволили определить задачи исследования: Изучить психолого-педагогическую методическую литературу по проблеме сенсорного развития детей; Описать особенности восприятия цвета детьми дошкольного возраста; Определить уровни сформированности восприятия цвета детьми подготовительной к школе группы МДОУ № 93 г. Гипотеза исследования предполагает что целенаправленная систематическая работа по...
78498. Развитие креативности у детей младшего школьного возраста 81.32 KB
  Развитие креативности у детей младшего школьного возраста Актуальность темы исследования обусловлена современным общественным развитием стремлением психолого-педагогической науки преодолеть негативные последствия как социального так и образовательного экспериментирования. Таким образом проблема развития креативности детей младшего школьного возраста занимает большое место в современной психологии и является актуальной. Цель: исследование специфики креативности детей младшего школьного возраста. Предмет исследования: процесс развития...
78499. Развитие креативности младших школьников в условиях игровой деятельности 123.53 KB
  Развитие креативности младших школьников в условиях игровой деятельности Актуальность исследования проблемы креативности детей младшего школьного возраста обусловлена необходимостью развития творческих качеств личности созданием условий для формирования основных компонентов творческого мышления. Задача развития креативности общей способности к творчеству стоит и перед первой образовательной ступенью начальной школой. Развитие креативности имеет свои особенности в каждом возрастном периоде причем различные факторы влияющие на...
78500. Арт-техники в практике индивидуальной работы психолога с подростками 1.03 MB
  Рисунок который был сделан на первой встрече называется Мое настроение рисунок. Кате сначала было сложно включиться в работу но когда она сосредоточилась то быстро изобразила рисунок на предложенную тему. Она работала старательно и помощи ей не потребовалось в течение всего занятия она ясно поняла что и как надо сделать. Рисунок полученный в результате был очень темным и скудным по своей экспрессии и имел диагностический характер.
78501. Влияние научно – исследовательской деятельности старшеклассников на развитие креативности 43.82 KB
  Влияние научно исследовательской деятельности старшеклассников на развитие креативности Креативность является сравнительно новой психологической характеристикой появившейся в психологии в начале 50х гг. Исследования креативности за рубежом начались раньше чем в России. Активно разрабатываются и адаптируются западные диагностические методики измерения креативности на российских выборках. Исследование креативности и организации школьных научных обществ с различных точек зрения больше носит теоретико-эмпирический характер и имеет...
78502. Развитие креативности в старшем школьном возрасте 67.58 KB
  Развитие креативности в старшем школьном возрасте На современном этапе в российском обществе в социально-экономической сфере науке технике происходят глобальные изменения. Научный интерес вызывают концепции креативности Дж. Цель исследования: изучение специфики и особенностей развития креативности в старшем школьном возрасте. Предмет исследования процесс развития креативности в старшем школьном возрасте.
78503. Развитие художественного интереса учащихся старших классов на материале музееведения 382.5 KB
  Вся идеология работы с подрастающим поколением должна строиться на культуре, традициях, эстетическом воспитании и художественном развитии. Очень важно, чтобы подрастающее поколение совершенствовалось и развивалось не только в музыкальном, литературно-художественном плане