Усилитель звуковых частот с мощным выходом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Разработать усилитель звуковых частот с мощным выходным каскадом, выполненным по трансформаторной схеме.

Исходные данные

1. Тип мощного транзистораКТ920В

2. Мощность в нагрузке Р_н, Вт6

3. Сопротивление нагрузки R_н, Ом 5,5

4. Нижняя граничная частота ѓ_н, Гц100

5. Верхняя граничная частота ѓ_в, Гц16

6. Коэффициент частотных искажений M_н=М_в1,1

7. Коэффициент нелинейных искажений j_н, %0,60

8. Нестабильность амплитуды напряжения нагрузки 1,5·10^-2

9. Сопротивление источника R_ист, Ом600

10. Параметры питающее схемы:

10.1 Напряжение U_c, B

10.2 Частота ѓ_с, Гц (50+1)

11. Колебания температуры окружающей среды t_c, єс+0+55

12. Питание усилителя осуществить от стабилизированного источника на базе интегральной микросхемы стабилизатора.

Структурная схема усилителя звуковых част с мощным выходом приведена на рисунке 1



Содержание

Перечень принятых сокращений

Введение

1. Расчет двухтактного трансформаторного усилителя мощности на биполярном транзисторе

2. Предоконечный каскад - однотактный трансформаторный усилитель мощности на биполярном транзисторе

3. Расчет схемы отрицательной обратной связи в усилителе звуковых частот с мощным выходом

4. Расчет схемы согласования

5. Расчет блока питания усилителя звуковых частот с мощным выходом

Заключение

Список использованной литературы

Перечень принятых сокращений

БП - блок питания;

БПТ - биполярный транзистор;

ВАХ - вольт-амперная характеристика;

КНИ - коэффициент нелинейных искажений;

КПД - коэффициент полезного действия;

КЧИ - коэффициент частотных искажений;

ООС - отрицательная обратная связь;

ОЭ - общий эмиттер;

ОУПТ - операционный усилитель постоянного тока;

ПКУ - предоконечный усилитель;

ПУ - предварительный усилитель;

СС - схема согласования;

УМ - усилитель мощности;

1УМ - однотактный усилитель мощности;

2УМ - двухтактный усилитель мощности;

Введение

КПД однотактного усилителя мощности класса А менее 50%, то с целью повышения КПД применяют двухтактные каскады, КПД которых достигает 80%. Двухтактные каскады работают в полосах АВ или В. С целью уменьшения нелинейных искажений, используют класс АВ.

При этом величину тока I_кп выбирают равной: , тем самым обеспечивая выполнение условия: I_кп>I_обр. В результате отсекается самая нелинейная область.

Принципиальная схема двухтактного трансформаторного усилителя мощности имеет вид, представленный на рис. 2.

Транзисторы VT1 и VT2 идентичны. Положение рабочей точки по постоянному току обеспечивается делителем R1||R2. В виду больших токов базы величины R1 и R2 получается порядка сотен Ом. Таким образом R1 и R2 уменьшают КПД усилителя. Для уменьшения шунтирующего влияния резисторов R1 и R2 вместо них применяют диоды, которые выбираются также как и для однотактных усилителей мощности. На практике дополнительно устанавливают резисторы R0(0,11 Ом).



Они не рассчитываются и служат для уравновешивания коллекторных токов VT1 и VT2, а также для увеличения термостабильности каскада. Расчет каскада по постоянному току не отличается от расчета каскада с ОЭ. Недостатком данной схемы является наличие трансформатора с общей точкой. Если , то сердечник трансформатора Тр2 не испытывает вынужденного подмагничивания, т.к. по постоянному току . На базу VT1 и VT2 сигналы приходят в противофазе. Когда открыт VT1, закрыт VT2. Поэтому для токов и можно записать следующее соотношение: каскад трансформаторный усилитель транзистор

Выражение для магнитного потока имеет следующий вид:

Ф=А·(-)

Подставляя вместо и соотношение, получим:

Ф=А·(+)

На величину коэффициента нелинейных искажений влияют только нечетные гармоники. Следовательно, при расчете j необходимо учитывать 3-ю, 5-ю, и т.п. гармоники.

Необходимо также учитывать коэффициент асимметрии. Транзисторы VT1 и VT2 выбираются по трем критериям (ток, напряжение, мощность). При расчете двухтактного каскада ВАХ для VT1 и VT2 совмещают (см. рис 3).

Е_к выбирают исходя из следующего условия:

где - амплитуда напряжения на нагрузке, приведенная в первичной обмотке трансформатора.



Для двухтактного усилителя мощности расчет ведется для одного плеча. Параметры обоих плеч одинаковы.

r₁=r'₂

Среднее значение коллекторного тока транзистора VT1 за период работы схемы определяется следующим образом:

;

Мощность, потребляемая от источника питания за период работы схемы определяется из соотношения:

Определим КПД двухтактного каскада:



Величиной р·I_кп можно пренебречь, т.к.

I_кm >>р·I_кп

Т.к. то:

На практике КПД составляет 6570%.

1. Расчет двухтактного трансформаторного усилителя мощности на биполярном транзисторе

Исходные данные для расчета:

- мощность, потребляемая нагрузкой Р_н=6 Вт;

- сопротивление нагрузки R_н=5,5 Ом;

- верхняя граничная частота ѓ_в=16 кГц;

- коэффициент нелинейных искажений j=0,60%;

- диапазон рабочих температур: +0..+55єс;

- мощный транзистор КТ920В.

Выбор схемы.

Оконечный каскад, являясь основным потребителем мощности от источника питания , вносит наибольшие нелинейные искажения. В двухтактном каскаде допускаются пульсации напряжения (тока) источника питание в три - пять раз больше, чем в однотактном. Если колебательная мощность не превышает 20 мВт, применяют однотактный каскад. При мощности 2070мВт, применяют двухтактный каскад в режиме АВ, а при большей мощности - только в режиме В.

Из трех возможных схем включение транзисторов наиболее распространенная - с общим эмиттером.

Её применение позволяет получить заданную выходную мощность при меньшей по сравнению с другими схемами, затрачиваемую входную мощность.

Относительно высокий уровень нелинейных искажений, являющийся основным недостатком каскада с ОЭ, не так сильно сказывается при использовании двухтактной схемы ввиду компенсации четных гармоник. Он может быть также уменьшен введением отрицательной обратной связи и подбором транзисторов с минимальным разбросом параметров.

Воспользуемся схемой двухтактного трансформаторного усилителя мощности, представленной на рис. 2.

1. Выбор КПД трансформатора выполняем по таблице зависимости КПД от мощности.

Таблица 1 - Зависимость КПД трансформатора от мощности

Рн, Вт	0,1	0,1-1	1-10	10-100
зтр	0,65	0,65-0,75	0,75-0,85	0,84-0,93

Выбираем з_тр=0,8. Диапазон измерения (0,75-0,85).

2. Проверим заданный по условию транзистор на соответствие условиям эксплуатации.

1. В двухтактном каскаде каждый из двух транзисторов должен обеспечивать половину требуемой мощности. Исходя из этого соображения, рассчитываем необходимую допустимую мощность, рассеиваемую на коллекторе одного транзистора:

,

где з_к - КПД каскада.

Для транзисторов, работающих в режиме АВ з_к=(0,35-0,78).

Выбираем КПД каскада равным з_к=0,5.

2. Граничная частота транзистора должна быть в 510 р. больше граничная частоты в нагрузке.

Исходя из полученных данных, выбираем транзистор

КТ 920В [13,540], n-p-n параметры которого:

U_{кэ max} =36 В; I_{к мах}=3А; ѓ_гр=30 МГц; P_{к max}=25 Вт; U_{к нас}=2,5 В; h_21э=5

3. Выбор рабочей точки транзистора VT, по постоянному току.

Рабочую точку необходимо выбирать так, чтобы выполнялись следующие условия:

Напряжение питания каскада должно иметь стандартное значение Е_к, при этом должно выполняться условие:

Рабочая точка по постоянному току в режиме АВ обычно находится на выходных ВАХ транзистора VT1, по величине тока коллектора:

I_ко=(0,05-0,15)·I_{к max}

Нагрузочная прямая по постоянному току (=I) проходит вертикально вверх через точку Е_к.

Нагрузочная прямая по переменному току на выходных ВАХ не должна пересекать кривую максимальной рассеиваемой мощности.

Пользуясь входными и выходными ВАХ, выбираем положение рабочей точки транзистора, работающего в режиме АВ.

выбираем Е_к=18 В

I_ко=(0,05-0,15)·I_{к max}= (0,05-0,15)·3=(0,15-0,45) А

Выбираем I_ко=0,3 А

Строим кривую Р_{к max}=25Вт по соотношению:

Координаты рабочей точки А:

I_ko=0,3 A; U_кэ=Е_к=15 В; I_бо=0,01 А; U_бэо=0,68 В

4. Наклон желаемой нагрузочной прямой по переменному току VT.

Расчет двухтактного усилителя мощности производим таким образом, чтобы иметь запас по мощности, отдаваемой каскадом в нагрузку. Запас по мощности позволит обеспечит настройку каскада. Положение нагрузочной прямой по переменному току определяется сопротивлением согласующего трансформатора Тр2. В области средних звуковых частот схема замещения Тр2 (см. рис. 6). Сопротивление Тр2 по переменному току в области С34 равно:

R_k=r₁+r₂'+R_н',

где r₁ - сопротивление первичной обмотки;

r₂ - приведённое сопротивление вторичной обмотки;

R_н' - приведенное сопротивление нагрузки.

- коэффициент передачи Тр2

(W₂, W₁ - число витков первичной и вторичной обмотки Тр2, соответственно).

Таким образом, наклон нагрузочной прямой зависит от сопротивления обмоток Тр2: r₁, r₂', сопротивления R_н и коэффициента передачи трансформатора Тр2 - n.

Из всех этих величин можно менять только коэф. n и, тем самым, получать любое положение нагрузочной прямой по переменному току (основное преимущество трансформаторного 2-х тактного усилителя мощности).

где величины приращений определяются по нагрузочной прямой:

ДI_k=i_{k max}-i_{k min}

ДU_kэ=u_{kэ max}-u_{kэ min}



где i_{k min}?0; i_{k max} ?I_{k max}; u_{kэ max} ?U_{kэ max}; u_{kэ max} ?U_{kэ max}

Поворачивая нагрузочную прямую влево и вправо, выбирается наиболее „высокомощный” режим.

ДI_к=1,6-0,3=1,3 А

ДU_кэ=15-3,0=12 В

Находим угол наклона нагрузочной прямой

Проводим через точку А под углом б=12,2 нагрузочную прямую по переменному току.

5. Расчёт мощности коллекторной цепи VT1.

Находим требуемую мощность коллекторной цепи VT1, отдаваемую транзистором в первичную обмотку трансформатора Тр2:

На выходных ВАХ выбираем U_кт и I_кт, такие, чтобы выполнялось условие.

Выбираем I_кт=I'_кт - I_к0=1,6-0,3=1,3 А

U_кэт=Е_к-U_кэmin=15-3=12 В

Р₂=1/2·U_кэт·I_кт=1/2·12·1,3=7,8 Вт

Условие Р₁=Р₂ выполняется

(Р₂ можно выбирать с небольшим запасом).

6. Расчет нелинейных искажений.

Нелинейные искажения определяем по амплитудам гармоник коллекторного тока, используя сквозную динамическую характеристику I_к(Е_ист) и метод пяти ординат.

Сопротивление источника находим по формуле:



Получаем

Далее, перенося точки по нагрузочной прямой с выходной ВАХ на входную, рассчитываем э.д.с. эквивалентного источника питания по формуле:

Е_ист=U_бэ+I_б·R_ист,

которая вытекает из модели оконечного каскада по переменному току (см. рис 7).

Накопленные данные переносим в таблицу 2.

Iк, А	Iб, А	Uбэ, В	Eист, В
0,3	0,01	0,68	0,815
0,6	0,02	0,81	1,08
0,95	0,03	0,92	1,325
1,3	0,04	1	1,540
1,6	0,05	1,04	1,715

Строим сквозную динамическую характеристику I_к(Е_ист) (см. рис. 8). По сквозной динамической характеристике находим нелинейные токи:

Пять значений токов , I₁, I₀, I₂, определяем предполагая, что в одном плече каскада протекает ток 1+h, а в другом в 1-h раз отличающийся от номинального, при чем токи второго плеча имеют обратное направление. h - коэффициент асимметрии плеч, который равен h=0,1…0,15.

Выбираем h=0,1. Тогда получаем:

Далее определяем амплитуду гармоник тока:



Находим коэффициент нелинейных искажений для транзистора, работающего в режиме АВ по формуле:

7. Расчет элементов температурной стабильности.

По выходным и входным ВАХ определяем следующие исходные данные:

- максимум коллекторного напряжения:

U_кэт=Е_к-U_кэmin=15-3=12 В;

- максимальный коллекторный ток:

I_кт=I'_кт-I_к0=1,6-0,3=1,3 А;

- максимальный ток базы:

I_{б max}=I'_{б max}-I_к0=0,05-0,01=0,040 А;

- максимальное напряжение на базе транзистора:

U_{бэ max}=U'_бэmax-U_бэо=1,04-0,68=0,360 В;

- напряжение покоя на базе U_бэо=0,68 В;

- ток покоя коллектора I_к0=0,30 А;

- ток покоя базы I_б0=0,010 А

1) Сопротивление в цепи делителя базы (см. рис 9)

Выбираем R₀=0,3 Ом.

Верхняя граница диапазона рабочих температур составляет +55єС. На практике при температурах до 80єС, чаще используют следующую схему:

Общее сопротивление цепочки R₀=R_р||R_т

Требуемое напряжение смещения обеспечивается для двух значений температуры t' и t''. Погрешности для других значений температуры получаются наименьшими, или:



где t_max и t_min - предельные значения температуры окружающей среды.

Зная t_max=+55єС и t_min=0єС, определим:

Находим:

где В выбираем по справочнику радиолюбителя в зависимости от требуемого класса точности терморезистора. Чаще всего В=2500єК.

Т'=t'+275K=281K;Т''=t''+275K=320K;

Далее приняв t₀=+20єС и С=2,2·10^-3 В/1єС, рассчитаем:



Пользуемся значением этой формулы, считаем:

Р_RP=U²_бэо/R_р= 0,68²/0,101=4,58 Вт

Выбираем намоточный резистор R_Р=0.11 Ом

Рассчитываем номинальное значение термосопротивления для t₀=+20єC

где T₀=t₀+273=293K

До температуры среды +55єС допустимо применять диоды, которые компенсируют температурные изменения транзистора VT1. Число диодов равно количеству шунтируемых им p-n переходов транзистора, т.е. ставим диод, у которого прямое сопротивление (0,251,25) Ом, падение напряжения 0,68 В.

По справочнику [9,97] выбираем VD1: КД202А

2) Рассчитываем ток делителя

I_д=5·I_вп=5·0,01=0,05 А

3) Рассчитываем сопротивление резистора R₂:

R₂=(E_k-U_бо)/(E_д+I_бо)=(15-0,68)/(0,050+0,010)=238,7 Ом

Р_R2=(I_д+I_бо)²·R₁==(0.05+0.01)²·12=0.0432 Вт

Выбираем R₂=240 Ом. Тогда тип R₂: МЛТ-1,0-240 0м±5%.

4) Рассчитываем сопротивление резистора R₁:

Выбираем R₁=12 Ом. Тогда тип R₁: МАТ-0,125-12 0м±5%.

5) Рассчитываем конденсатор С₁ на ѓ_в (см. рис. 10):

x₁(ѓ_в)<<R₁||R₂;

отсюда

Выбираем С₁=9,1 мкФ. Тога тип С₁: К50-3-9,1мкФ±20%-25В

8. Определение коэффициента трансформации выходного трансформатора.

Унифицированные согласующие трансформаторы (УСТ), предназначены для согласования сопротивлений источника входного сигнала и нагрузки. Межкаскадное УСТ применяются для согласования 1-но тактного и 2-ух тактного каскадов. Они обозначаются как ТМР_тр-і/ ТР_тр-і.



где Р_тр - номинальная мощность ВА (0,002; 0,005; 0,01; 0,5; 0,7; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0; 25,0).

i - номер типономинала1,2, …, m (14, 54, 69, 59,69,59,45,19,30,1,0 - m для соответствующей номинальной мощности).

Выходные УСТ типа ТОТ обеспечивают заданную Р_н и выпускаются 6 сериями (всего 207 типономиналов). Они обозначаются ТОТ_i, где i - номер типономинала 1,2, .. 189, 202, … 219 и выпускаются на типовые мощности 0,025-25 Вт.

В таблицах [6, прил. А и Б] даны параметры этих трансформаторов.

Конкретный типономинал трансформатора выбирается по:

- мощности в нагрузке с учетом з_тр:

Р_тр?Р_н/з_тр

- коэффициенту трансформации n_тр=W₂/W₁

n_тр?n_расч

Рекомендуется при выборе УСТ по коэффициенту трансформации n_тр иметь в виду возможность последовательного соединения первичных и вторичных обмоток, что позволяет расширить дискретный ряд их значений.

Для трансформаторов ТОТ36-ТОТ105 число витков равно:

W₁=W₂;W'₁=W''₁=W'₂=W''₂=0,5·W₁

Для трансформаторов ТОТ105-ТОТ189 число витков равно:

W₂=1,4W₁;W'₁=W''₁=0,5W₁; W'₂=W''₂=0,3·W₁

Для трансформаторов ТОТ202-ТОТ219 число витков равно:

W₂=0,7W₁;W'₂= 0,14W₁; W''₂= 0,26·W₁

Рассмотрим пример выбора выходного УСТ:

n_тр=W₂/W₁

В таблице [6, прил. Б] не обходимо учитывать следующие данные:

- входное сопротивление трансформатора R_{вх. тр.};

- сопротивление обмоток по постоянному току, Ом:

первичной - r₁2

вторичной - r₂2

- максимальное напряжение первичной обмотки, В - U₁2;

- число витков первичной обмотки W₁2;

- коэффициент трансформации n_тр.

Из этих данных можно получить сопротивление полуобмоток:

W'₁-r₁/2;W'₂-r₂/2

По значениям R_вх.тр=r₁+r₂/n²_тр>R_H/n²_тр и U₁ можно найти типовую мощность трансформатора Р_тр.

Очевидно, что мы знаем различные варианты применения одного и того же трансформатора (ране при одинаковых коэффициентах n, мы имеем разные величины сопротивлений обмоток).

Отметим, что выбор типа межкаскадного трансформатора проще, т.к. в справочной таблице [6, прил. А] приводится типовая мощность УСТ. При этом также возможны вариации коэффициентов трансформации. Находим сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 по переменному току (наклон желаемой нагрузочной прямой - рис.4).

R=U_кэт/I_кэт=12/1,3=9,23 Ом

Коэффициент трансформации находим по формуле:

Если активные сопротивления первичной и вторичной обмоток Тр2 определить по следующим соотношениям [14,90]:

r₁=0,58·R(1-з_тр)=0,58·9,23(1-0,8)=1,071 Ом

r₂=0,42·R_н· (1-з_тр)/ з_тр =0,42·9,23·(1-0,8)/0,8=0,578 Ом

Максимальное напряжение первичной обмотки равно:

U₁=152 В

Входное сопротивление трансформатора:

R_вх.тр=r₁+r₂/n²_тр+R_H/n²_тр=9,23 Ом

По полученным данным выбираем типовой выходной согласующий трансформатор ТОТ157, параметры которого:

1) входное сопротивление: R_вх.тр=38 Ом;

2) сопротивление обмоток по постоянному току:

r_1п=1,22 Ом;r_2п=6,7 Ом

3) максимальное напряжение первичной обмотки:

U₁=192 В

4) число витков первичной обмотки W₁=1302;

Коэффициент трансформации: n_тр=1,150

Находим типовую мощность трансформатора:

9. Выбор радиатора.

Находим необходимую мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора:

,

где



Радиатор для каждого из транзисторов рассчитываем, исходя из максимальной температуры перехода:

,

где R_тт=1єС/Вт

Выбираем ребристый радиатор площадью S=51 см²

2. Предоконечный каскад - однотактный трансформаторный усилитель мощности на биполярном транзисторе

Принципиальная схема однотактного усилителя мощности приведена на рисунке 14. Исходными данными для расчета однотактного усилителя мощности являются входные параметры двухтактного усилителя мощности:

1. Р_н=1,2 мВт

2. R_н=9,00 Вт

3. Верхняя граничная частота ѓ_в=16 кГц

4.

Расчёт каскада производится аналогично расчету усилителя с общим эмиттером, но необходимо учитывать, что подключение сопротивления нагрузки R_н и коллекторной цепи транзистора VT1 происходит через трансформатор Tр1. По переменному току напряжение коллектора VT1 и напряжение нагрузки U_н связаны через коэффициент трансформации n:



3. Расчет схемы отрицательной обратной связи в усилителе звуковых частот с мощным выходом

Принципиальна схема предоконечного каскада усилителя звуковых частот с мощным выходом приведены на рис. 15.

Исходные данные для расчета:

1. Допустимые нелинейные искажения _тз=0,60%

2. Нелинейные искажения, вносимые 2УМj_гут=3,68%

3. Нелинейные искажения, вносимые 1УМj_гут=3%

4. Мощность на нагрузке Р_н=6 Вт

5. Сопротивление нагрузки R=5,5 Ом

6. Верхняя граничная частота ѓ_в=16 кГц

7. Нестабильность амплитуды ДU_н/U_н=1,5·10^-2

Выполним предварительный усилитель (ПУ) на ОУПТ с инвертирующим включением.

1. Расчет требуемой глубины ОСС.

Для уменьшения нелинейных искажений сигнала, возникающих в каждом каскаде усилителя синусоидального сигнала, вводится общая ООС по напряжению со сложением напряжений.

Находим суммарный коэффициент нелинейных искажений:

Принимаем г_ПУ=1%, получаем:

Обратная связь должна обеспечить точное усиление, чтобы имея известный после расчета генератора сигнал на входе предусилителя, получить требуемый сигнал в нагрузке, т.е.

где U_нт=, а U_вх.пу принимаем равным 0,5 В

Вводимая ООС подавить величину примерных нелинейных искажений j_У до значения j_тз, т.е. необходимый фактор ООС равен:

5) Находим коэффициент усиления при разомкнутой ОСС:

Находим

6) Находим коэффициент передачи ПУ:

2. Расчет параметров ПУ.

1. Условие выбора ОУ.

Максимально допустимый выходной ток ОУПТ должен быть больше входного тока последующего каскада, т.е. I_{вых.max.ОУ}?I_вх.1УМ

Граничная частота работы ОУ должна быть намного больше частоты сигнала в нагрузке, т.е.

2. Сопротивления R1, R2, R3, R4 выбираются по условиям минимума аддитивной погрешности.

G_-=G₊=G

где

и выполнение неравенства:

Выбираем R₂=10 кОм. Тогда тип R₂: МЛТ-0,125-10кОм±5%

Тогда

Выбираем R₁=3,6 кОм. Тогда тип R₁ - МЛТ-0,125-3,6кОм±5%

3. Сопротивление резистора R₃ найдем из условия минимума аддитивной погрешности:



Выбираем R₃=2,7 кОм. Тогда тип R₃ - МЛТ-0,125-2,7кОм±5%

4. Уточнение параметров ПУ:

Т.к. КПУ не изменился, то и остальные параметры остались прежними.

3. Погрешность ПУ, вызванные влиянием температуры.

1) Погрешность от дрейфа е_см.

Наличие напряжения смещения на выходе ОУ, вызванное его не идеальностью, приводит к возникновению погрешности выходного напряжения ПУ:

где ДТ=55-20=35єС

Находим относительную погрешность выходного напряжения ПУ:

2) погрешность, вызванная температурными измерениями резисторов.

В Т.З. задан широкий диапазон измерения температуры (0195єС). Данное обстоятельство вызывает отклонение величины сопротивления резисторов от номинального значения. Это отклонение определяется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Для резисторов типа МЛТ ТКС равен ±0,7·10^-3 1/єС. Измерение величины резистора под действием температуры:

где ДТ=Т_max-20=35єС

Соответственно изменение величин сопротивлений приводит к изменению коэффициента усиления ОУ.

Для инверсного включения величина погрешности составляет:

При использовании резисторов типа МЛТ получим:

Эта погрешность влияет на стабильность амплитуды ГСС.

По Т.З. нестабильность амплитуды ДU_н/U_н=1,5%.

Введение ООС в схеме усилителя уменьшает погрешность в F раз, т.е. получаем:

4. Расчет схемы согласования

Схема согласования представляет собой велитель напряжения на подстроечном резисторе (см. рис 16).

Исходные данные для расчета:

- напряжение на входе СС U_вх.сс=U₁=5 В

- напряжение на выходе СС U_вых.сс=U₂=0,5 В

- входное сопротивление R_вх=600 Ом

Расчет коэффициента деления напряжения:

Задаемся изменением б равным ±10%:

В качестве R₂ выбираем подстроечный резистор типа СПБ-17-1 кОм±5%. Р_ном=1 Вт.

Диапазон рабочих теператур: -60…+125єС.

Расчет ведем на среднее значение: R₂=500 Ом

Выбираем по ГОСТу: тип МЛТ-0,125-22кОм±5%



Выбираем по ГОСТу: тип МЛТ-0,125-24кОм±5%

Выходное сопротивление R_вых=600 Ом. Поэтому чтобы схема согласования не шунтировала выход фильтра необходимо выполнения условия:

Для данного расчета:

, т.е. это условие выполняется.

5. Расчет блока питания усилителя звуковых частот с мощным выходом

Определим типы и номинальные значения элементов схемы блока питания (см.рис. 17)

1. Канал на U_н=+15 В

По данным определяем суммарный ток через элемент DA1: I_пот=0,3+0,05+0,035=0,3535 А.

Выбираем стабилизатор КР142ЕН8Е.

Коэффициент стабилизации выбранной ИМС:

Данные по ТЗ параметры питающей сети: U_с=(127В^+10%_-15%). Выбираем максимальное изменение входного напряжения: Д=15%. Тогда нестабильность напряжения на выходе ИМС:

2. Канал на Uн=-15 В

Определяем суммарный ток через элемент DA2:

I_пот=3,5·10^-3=3,5 мА

Выбираем стабилизатор КР142ЕН8Е.

Для уменьшения амплитуды пульсаций напряжения на выходе стабилизатора необходимо подключить емкость: С₃=С₄ 510 мкФ.

Для устойчивой работы микросхем стабилизаторов применяют емкости

С₁=С₂=100мкФ

Выбираем емкости по ГОСТ:

С₃-С₄: К53-1-51020±20%

С₁-С₂: К53-1-10020±20%

С учетом выбранных элементов стабилизации поставим требования к выпрямителям.

- выпрямитель на VD1: U₀=35B, I₀=I_пот=353,3 мА, К_п=1%

- выпрямитель на VD1: U₀=35B, I₀=I_пот=3,53 мА, К_п=1%

Коэффициент пульсаций К_п выбран согласно требований питаемой аппаратуры. На выходе схем стабилизации благодаря наличию элементов коррекции величины К_п будет ещё меньше.

Заключение

В ходе курсового проектирования по электронике, в соответствии техническим данным был спроектирован усилитель звуковых частот с мощным выходом.

Рассчитаны принципиальные схемы отдельных узлов усилителя: двухтактный трансформаторный усилитель мощности, предварительный усилитель, схемы согласования, ООС.

Разработана принципиальная схема блока питания усилителя с мощным выходом.

В ходе работы над курсовым проектом приобретены необходимые навыки синтеза, расчета и анализа принципиальных электрических схем.

Список использованной литературы

1. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - К.:Вища школа, 1983,24 Ос.

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу „Электроника и микросхемотехника”, „Аналоговая схемотехника”.

3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Под. редакцией Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981.

Размещено на Allbest.ru

...