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

32 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

6832. Конфігурування протоколу RIP v.2 233.5 KB
  Конфігурування протоколу RIP v.2 Мета: Навчитися конфігурувати дистанційно - векторний протокол RIP v.2, виявляти та виправляти несправності у його роботі. Задачі поставлені у лабораторній роботі виконуються в два етапи На віртуальному емуля...
6833. Конфігурування протоколу EIGRP 229.5 KB
  Конфігурування протоколу EIGRP Мета: Навчитися конфігурувати протокол EIGRP. Проестувати створену конфігурацю протоколу EIGRP. Задачі поставлені у лабораторній роботі виконуються в два етапи 1. На віртуальному емуляторі Packet Tracer На лабо...
6834. Початкова настройка маршрутизаторів. Конфігурування статичних маршрутів та маршрутів по замовчуванню 378.5 KB
  Початкова настройка маршрутизаторів. Конфігурування статичних маршрутів та маршрутів по замовчуванню Мета: Навчитися налаштовувати маршрутизатори, задавати ім'я маршрутизатору, конфігурувати: інтерфейси, статичні маршрути та маршрути по з...
6835. Фильтрация сетевого трафика в iptables 79 KB
  Фильтрация сетевого трафика в iptables В общем случае правила фильтрации могут использовать любые данные заголовков IP (IP-адреса источника и получателя), ICMP (type и code), UDP (порт - источник и порт - получатель), TCP (порт - источник,...
6836. Конфігурування протоколу OSPF 230 KB
  Конфігурування протоколу OSPF Мета: Ознайомитися з протоколом маршрутизації OSPF, навчитися створювати конфігурацію цього протоколу та тестувати OSPF - маршрутизацію. Задачі поставлені у лабораторній роботі виконуються в два етапи 1. На віртуал...
6837. Основы организации VPN в ОС Windows 150 KB
  Основы организации VPN в ОС Windows Организация VPN средствами протокола PPTP В данном сценарии моделируется VPN-соединение по выделенному каналу на основе Ethernet между клиентом и шлюзом некоторой сети. Предлагается организовать соединение п...
6838. Конфігурування протоколу РРР. Налаштування аутентифікації РАР і СHAP 261.5 KB
  Конфігурування протоколу РРР. Налаштування аутентифікації РАР і СHAP Мета роботи: Вивчити принципи конфігурування протоколу PPPна маршрутизаторі Cisco2800. Порядок виконання роботи: Виконання даної лабораторної ро...
6839. Налаштування початкової конфігурації комутатора 226 KB
  Налаштуванняпочаткової конфігурації комутатора Мета Налаштування початкової конфігурації комутатора CiscoCatalyst 2960. Загальні відомості/підготовка В даній лабораторній роботі PacketTracer описується налаштування клієнтсько...
6840. Служба каталогов Active Directory и использование групповых политик 239 KB
  Служба каталогов ActiveDirectory и использование групповых политик СЛУЖБА КАТАЛОГОВ Общие сведения о службе каталогов На заре компьютеризации все управление пользователями сводилось к администрированию одного единственного сервера. Со...