Усилитель низкой частоты для переносной магнитолы (стр. 1 из 4)
Содержание
Введение
1. Обоснование технических решений
1.1 Назначение и условия эксплуатации
1.2 Предварительный расчет
1.3 Описание существующих конструкций
1.4 Описание схемы электрической принципиальной
2. Расчет элементов схемы электрической принципиальной
2.1 Расчет оконечного каскада
2.2 Расчет предоконечного каскада
2.3 Расчет каскада предварительного усиления
2.4 Выбор элементов схемы
Заключение
Список используемых источников
Приложение А
Введение
В настоящее время в технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. Куда мы не посмотрим - усилители повсюду окружают нас. В каждом радиоприёмнике, в каждом телевизоре, в компьютере и станке с числовым программным управлением есть усилительные каскады. Эти устройства, воистину, являются грандиозными изобретениями человечества.
В данном курсовом проекте решается задача проектирования усилителя низкой частоты. В задачу входит расчет основных параметров усилителя, а также выбор электронных компонентов схемы, входящих в состав.
Выбор активных и пассивных элементов является важным этапом в обеспечении высокой надежности и устойчивости работы схемы. Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том, что при проектировании следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройства по заданным характеристикам.
1. Обоснование технических решений
1.1 Назначение и условия эксплуатации
Усилитель низкой частоты стационарного радиоприемника ПК 200108.316.23.10 предназначен для усиления сигналов низкой частоты, поступающих на вход усилителя, до требуемого значения мощности.
Следовательно, усилитель низкой частоты функционально связан с источником низкочастотного сигнала и выходным нагрузочным устройством, которым является динамическая головка.
Усилитель низкой частоты переносной магнитолы является стационарной, переносной аппаратурой, работающей в основном под навесом или в помещениях, и имеет категорию микроклиматического исполнения УХЛ 2 по ГОСТ 15150 – 69.
В соответствии с требованиями ГОСТ 15150 – 69 усилитель низкой частоты должен сохранять свою работоспособность при следующих значениях климатических факторов внешней среды:
- температура окружающего воздуха:
рабочие значения – от +40°Cдо +1ºC;
предельные значения – от +45ºCдо -10ºC;
- относительная влажность воздуха:
среднегодовое значение – 75% при 15ºC;
предельное значение – 100% при 25ºC;
- абсолютная влажность воздуха при среднегодовом значении: 11 г·м-3;
- атмосферное давление: 86 - 106,7 кПа или 650 – 800 мм рт. ст.;
- условия хранения изделий: в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха при температуре от +1 до +40°C.
Проектируемая конструкция усилителя низкой частоты должна сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническим заданием, а также в процессе воздействия выше рассмотренных климатических факторов.
1.2 Предварительный расчёт
усилитель частота схема
Для определения количества каскадов находим общий коэффициент усиления по напряжению всего усилителя. Для этого определяем напряжение на выходе усилителя по формуле:
,где
- мощность сигнала в нагрузке, 
, 
- сопротивление нагрузки, 
. 
.
Определяем коэффициент усиления усилителя по формуле:
,
где
- входное напряжение усилителя, 
, 
.Определяем коэффициент усиления усилителя в логарифмических единицах по формуле:
, 
.Учитывая, что коэффициент усиления по напряжению одного каскада принято иметь не более
, так как нелинейные искажения могут превысить уровень, принимая количество каскадов равным трём, выбираем схему, состоящую из 3 каскадов, где оконечным каскадом будет трансформаторная схема. Предоконечным каскадом является фазоинверсная схема. Каскадом предварительного усиления будет являться схема с общим эмиттером.Структурная схема усилителя представлена на чертеже ПК200108.316.23.10 Э1.
1.3 Описание существующих конструкций
Транзисторные усилители низкой частоты могут строиться на одной из двух схем – трансформаторной или бестрансформаторной.
Рассмотрим достоинства и недостатки бестрансформаторного двухтактного каскада усиления мощности.
В схему входят два транзистора разной структуры: транзистор Vl - p-n-p, транзистор V2 - n-p-n. По постоянному току транзисторы включены последовательно, образуя как бы делитель напряжения питающего их источника постоянного тока. При этом на коллекторе транзистора V1 относительно средней точки между ними, называемой точкой симметрии, создается отрицательное напряжение, равное половине напряжения источника питания, а на коллекторе транзистора V2 - положительное, и также равное половине напряжения источника питания. Динамическая головка Bвключена в эмиттерные цепи транзисторов: для транзистора V1 - через конденсатор С2, для транзистора V2 - через конденсатор С1. Таким образом, транзисторы по переменному току включены по схеме ОК (эмиттерными повторителями) и работают на одну общую нагрузку – головку В.
На базах обоих транзисторов усилителя действует одинаковое по значению и частоте переменное напряжение, поступающее от предоконечного каскада. А так как транзисторы разной структуры, то и работают они поочередно, в два такта: при отрицательной полуволне напряжения открывается только транзистор V1 и в цепи головка В - конденсатор С2 появляется импульс коллекторного тока (график б), а при положительной полуволне открывается только транзистор V2 и в цепи головка - конденсатор С1 появляется импульс коллекторного тока этого транзистора (график в). Таким образом, через головку течет суммарный ток транзисторов (график г), представляющий собой усиленные по мощности колебания звуковой частоты, которые она преобразует в звуковые колебания.
Достоинства схемы:
- нет необходимости использовать трансформаторы, занимающие достаточно много места;
- отсутствие трансформаторов означает отсутствие паразитных высокочастотных резонансов, значительно ухудшающих качество сигнала;
- можно значительно улучшить качество сигнала путем правильного подбора компонентов.
Недостатки:
- тяжело подобрать транзисторы (особенно при использовании транзисторов разной полярности) с характеристиками, близкими на всем диапазоне значений выходного сигнала, это приводит к значительному усложнению схемы;
- бестрансформаторную схему нельзя приспособить к широкому диапазону нагрузок.
Таким образом, трансформаторный каскад усиления мощности лучше бестрансформаторного, так как он обеспечивает наилучшее согласование нагрузки с выходным сопротивлением усилителя, и цепь нагрузки изолируется от действующих в цепях усилителя постоянных напряжений.
1.4 Описание схемы электрической принципиальной
Схема электрическая принципиальная усилителя низкой частоты переносной магнитолы представлена на чертеже ПК 200108.316.23.10 Э3.
Входной низкочастотный сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты и далее через разделительный конденсатор С1 на вход каскада предварительного усиления, собранного на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Этот каскад обладает большим коэффициентом усиления как по току, так и по напряжению, что очень важно для входного каскада. Входное сопротивление каскада с общим эмиттером определяется крутизной вольт – амперной характеристики транзистора, поэтому выбираем в первом каскаде транзистор КТ3107Д с большим коэффициентом усиления и малыми собственными шумами.
Напряжение смещения на базе транзистора VT1 снимается с делителя R1, R2. Резистор R4 служит для стабилизации рабочей точки транзистора при изменении температуры окружающей среды. Конденсатор С4 - блокировочный. Он шунтирует резистор R4 по переменному току и тем самым предотвращает снижение коэффициента усиления каскада по напряжению.
Цепочка R5 С2 выполняет роль фильтра низких частот по цепи питания каскада предварительного усиления и не пропускает сигналы свыше частоты 80 Гц.
Без этого фильтра усилитель низкой частоты склонен к самовозбуждению, то есть усилитель может стать генератором низкой частоты и следовательно не выполнять свои функции.
Нагрузкой каскада предварительного усиления служит резистор R3. с него через разделительный конденсатор С3 усиленный сигнал поступает на вход предоконечного каскада, выполненного также по схеме с общим эмиттером на транзисторе VT2. Резисторы R6, R7, R9 обеспечивают начальное смещение и термостабилизацию схемы. Конденсатор С5 необходим для устранения обратной связи по переменному току. Резистор R8 выполняет роль нагрузки предоконечного каскада.