Разработка усилителя мощности звуковой частоты (стр. 4 из 6)

В положении максимального подъема АЧХ в области низших и высших частот (резисторы R5 и R3 в крайнем левом по схеме положении) АЧХ на частотая 350 Гц и 1,5 кГц имеет подъем на 3 дБ. Для обеспечения приведенных характеристик внутреннее сопротивление источника входного сигнала должно быть не более 1 кОм.

Рис. 8 Принципиальная схема регулятора тембра на ОУ 153УД2

Регулятор смонтирован на унифицированной монтажной плате методом объемного монтажа. Резисторы R3, R5 могут быть любого типа с линейной зависимостью (типа А), остальные — МЛТ-0,25, конденсаторы — КМб. Кроме микросхемы К153УД2 можно использовать К153УД1, К140УД7, К140УД8 и другие Q соответствующими цепями коррекции.

Для питания темброблока можно использовать любой стабилизированный Двухполярный источник напряжения ±15 В, обеспечивающий ток в нагрузке не менее 20 мА. Перед настройкой проверяют правильность монтажа схемы. Затем подбором конденсаторов С5 и С6 устраняют возможное самовозбуждение узла при крайних положениях регуляторов тембра.

ГЛАВА 7 УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Еще один пример построения усилителя с высоким питающим напряжением показан на рис.9. Его коэффициент усиления — 10, амплитуда выходного напряжения — 29,5 В, максимальная выходная мощность — 30 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом, коэффициент гармоник — 0,4 %, полоса пропускания по мощности — 30 кГц. Величину напряжения питания ОУ задают делители R1-R2 и R5-R6. Частотную коррекцию усилителя осуществляют конденсаторы Cl, C2. Высокая линейность усилителя гарантируется при равенстве сопротивлений резисторов R7 и R8 и подборе транзисторов VT3, VT4 с. близкими параметрами (параметры транзисторов VT1, VT2 на величину нелинейных искажений существенного влияния не оказывают). Недостаток усилителя — зависимость напряжения питания ОУ от стабильности общего питающего напряжения. Поэтому, если используется нестабилизированный источник, резисторы R2, R5 лучше заменить стабилитронами.

В усилителе использован принцип температурной стабилизации тока покоя выходных транзисторов при помощи обратной связи по току. Элементы R6, R10, R12—R15, С2—С4 предотвращают самовозбуждение.

Усилители на ОУ, содержащие выходные каскады усиления по напряжению, имеют одну примечательную особенность. Известно, что скорость нарастания выходного напряжения прямопропорциональна его амплитуде, а поскольку последняя в К раз (К — коэффициент усиления выходного каскада) больше амплитуды напряжения на выходе ОУ, то и скорость его нарастания в К раз превышает скорость нарастания напряжения па выходе ОУ. Казалось бы, что повышения скорости нарастания выходного напряжения можно достигнуть, увеличивая коэффициент усиления каскада, однако делать это можно только до вполне определенной величины, пока сохраняется устойчивость усилителя.

Рис. 9

По заданию требуется рассчитать резистивные цепи усилителя, задающие режим работы и смещение на транзисторах для питающего однополярного напряжения 70В.

Преобразуем схему, используя следующие методы.

- Сопротивления R2, R5 на рис. 9, присоединенные к общему выводу, соединим вместе R6,R7 рис. 10

- Добавим блокирующую емкость к резистору R12

- Добавим и рассчитаем разделительные емкости на входе и выходе усилителя.

- Вывод схемы, который при двухполярном питании подключался к отрицательному выводу источника питания, подадим на отрицательный вывод однополярного источника питания.

- Поднимем вдвое, по сравнению с двухполярным питанием, напряжение источника.

- Добавим делитель напряжения и подключим к нему вывод 3 ОУ.

Рис. 10

Рассчитаем ток делителя R5-R6-R7-R8

После изменения питающего напряжения до значения 70В, ток делителя должен оставаться неизменным, поэтому пересчитаем сопротивления делителя.

примем по ГОСТ 33 кОм.

Сопротивление каждого из резисторов будет равно R_д/4=7кОм. Примем R2 = R3 = R5 = R6 = 6,8 кОм по ГОСТ.

Разделительные емкости рассчитаем по формуле:

примем по ГОСТ 4,7 мкФ

примем по ГОСТ 1000 мкФ

Примем С4=10 мкФ

Ток делителя примем 10мА. Рассчитаем делитель напряжения R1,R2

, следовательно, R1=R2=7кОм/2=3,5 кОм. Примем по ГОСТ R1=R2=3,3 кОм.

ГЛАВА 8 ИНДИКАТОР ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ

Контроль уровня сигналов звукового тракта имеет важное значение для получения высококачественного воспроизведения. Большое внимание этому уделяют, например, в магнитной звукозаписи, где сигнал должен иметь оптимальное значение. Если он будет больше, резко возрастают нелинейные искажения, если меньше - ухудшается отношение сигнал-шум. Необходимость контроля уровня выходных сигналов высококачественных усилителей также не вызывает сомнений, поскольку это значительно облегчает балансировку каналов и предотвращает перегрузку усилителей и акустических систем (а значит, и возрастание нелинейных искажений и возможный выход из строя динамических головок).

Основными параметрами измерителей уровня являются время интеграции и время обратного хода. Время интеграции определяет, насколько правильно отображает измеритель реальный уровень сигнала в данный момент. Чем меньше время интеграции, тем лучше реагирует измеритель на мгновенные изменения уровня сигнала. Время обратного хода, наоборот, выбирают достаточно большим в пределах 1...3 с, что позволяет отслеживать за изменениями среднего уровня сигнала и исключает утомляемость от мелькания отображающих элементов (стрелки измерителя или светодиодов).

В бытовой аппаратуре для контроля уровня широкое распространение получили измерители уровня средних значений (как говорит само название, они измеряют среднее значение сигнала). За рубежом аналогичные измерители называются волюметрами. Основным недостатком таких измерителей является большое время интеграции (около 200 мс), что не позволяет регистрировать кратковременные изменения уровня сигнала.

Реальная звуковая программа имеет ярко выраженный импульсный характер и часто содержит сигналы с длительностью значительно меньше чем 200 мс. Поэтому для исключения перегрузок и более точной регистрации пиковых уровней ГОСТ 21186-75 рекомендует квазипиковые измерители уровня с временем интеграции 5 мс. Иногда также применяют измерители с временем интеграции 60 мс.

В качестве отображающих элементов в измерителях уровня до недавнего времени использовались в основном стрелочные приборы. В настоящее время все чаще применяют газоразрядные, люминесцентные и светодиодные индикаторы. По сравнению со стрелочными такие индикаторы практически безынерционны и позволяют регистрировать кратковременное превышение допустимого значения уровня выходного сигнала.

Рассмотрим индикатор на 8 диодах.

Измеритель (рисунок 11) имеет следующие основные технические характеристики:

Число индицируемых уровней	8
Время интеграции	60 мс
Время обратного хода	1,7 с
Диапазон индицируемых уровней	(0,14-5)В
Напряжение питания	5 В
Ток потребления (при свечении восьми светодиодов)	100 мА

Здесь транзисторы VTl—VT8 формируют первоначальный логический уровень для работы микросхем DD1, DD2. Один из входов логических элементов 2И-НЕ соединяется таким образом, что появление напряжения низкого уровня (лог 0) на одном выходе автоматически поддерживает напряжение низкого логического уровня на выходах всех предыдущих логических элементов.

Рис. 11 Индикатор выходной мощности.

ГЛАВА 9 РАСЧТЕ РАДИАТОРОВ УМЗЧ

Мощность, рассеиваемая каждым выходным транзистором КТ818 и КТ819, составляет 50% от суммарной рассеиваемой мощности – 12,5 Вт.

Из табл. 6.5 [3]: Т_Пmax= 125°С, R_ПK = 1,8°С/Вт, R_KP — 0,5°С/Вт.

Радиатор из пластины толщиной 5 мм.

Выберем крепление транзисторов прижимом на винтах с пастой. Тогда, в соответствии с табл. 6.3:

R_KP = 0,5 • 0,5 = 0,25С/Вт, т.к. к = 0,5.

Тепловое сопротивление переход-радиатор

R_np = R_nK + R_KP = = 1,8 + 0,25=2,05С/Вт.

Предельно допустимая температура радиаторов