Расчет усилителя воспроизведения (стр. 3 из 3)

Сопротивления резистора R7 и его номинальная мощность рассчитываются исходя из выбранного значения напряжения питания микросхемы и напряжения питания, заданного в ТЗ.

Ёмкость конденсатора С11 выбирается при типовой схеме включения равной 100 мкФ, и при номинальном напряжении питания микросхемы конденсатор С11 выбирается с номинальным рабочим напряжением 15 В.

Ёмкости конденсаторов С5, С6 выбираются равными 100 мкФ при типовой схеме включения, они в основном и определяют спад на нижних рабочих частотах АЧХ усилителя, для этих значений спад АЧХ усилителей на частоте

составляет 1 дБ, таким образом выбирая ёмкость конденсаторов С5, С6 как и в типовой схеме мы снижаем нижнюю рабочую частоту усилителя 20 Гц по уровню –1 дБ.

Таким образом необходимо произвести лишь расчёт цепей, задающих АЧХ усилителя, расчёт емкостей конденсаторов С1, С2 и расчёт сопротивления резистора R7 в фильтре питания.

Т.к. усиление УВ требуется довольно большое, т.е. сравнимое по порядку с усилением микросхемы без ООС, то необходимо проверить отклонение АЧХ нашего усилителя от стандартной, при которой считается, что усилитель без ООС имеет бесконечно большое усиление. При отклонении АЧХ рассчитанного усилителя от стандартной особенно на нижних частотах более чем на 3 дБ, необходимо будет произвести коррекцию сопротивлений R5, R6 в сторону увеличения для того, чтобы поднять усиление на нижних рабочих частотах и приблизить форму АЧХ нашего усилителя к стандартной.

Исходя из всех вышеперечисленных рассуждений выбираем принципиальную схему УВ, показанную на рис. 2.

4. РАСЧЁТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

УСИЛИТЕЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема усилителя воспроизведения

Расчёт будем вести для левого канала и результаты расчёта распространим на правый канал.

Стандартная АЧХ УВ (при бесконечно большом усилении микросхемы без ООС) рассчитывается по формуле:

(4.1).

При этом должно выполняться условие R1<<R3, что при большом усилении, как в нашем случае, всегда выполняется.

В нашем случае усиление микросхемы без ООС не бесконечно и имеет определённое значение

, поэтому реальная АЧХ усилителя будет рассчитываться по формуле:

(4.2).

Таким образом при расчёте необходимо подобрать такие номиналы резисторов R3, R5 и конденсатора С7, чтобы расхождения между требуемой и получаемой АЧХ были минимальными.

Т.к. на частоте

выходное напряжение первого каскада должно равняться 0.5 В при входном напряжении усилителя , то необходимое усиление на этой частоте УВ составит значение

.

На частоте

параллельная цепь R5-C7 с постоянной времени практически не влияет на усиление УВ, влияние имеет только цепь R3-C7 с постоянной времени . Определим необходимый коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи по напряжению исходя из формулы

Принимая самый худший случай когда

, рассчитаем необходимый коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи по напряжению

.

Тогда, учитывая пренебрежимо малое влияние резистора R5 на частоте

1 кГц и вышеуказанное условие R1<<R3, легко рассчитать сопротивление резистора R3 исходя из формулы для коэффициента ООС

. (4.3)

Мы в этой формуле ёмкость С7 выразили через сопротивление резистора R3 и постоянную времени

.

Сопротивление резистора R1 по вышеуказанной рекомендации выбираем равным R1=91 Ом (из ряда Е24 номинальных сопротивлений резисторов), выбираем тип резистора

. Для правого канала аналогично выбираем номинал и тип резистора R2 .

Т.к. сопротивление резистора R1 выбрано, то рассчитываем сопротивление резистора R3

.

Из ряда Е24 номинальных сопротивлений резисторов выбираем номинал резистора R3=150 кОм и тип резистора

. Для правого канала аналогично выбираем номинал и тип резистора R4 .

Тогда ёмкость конденсатора С7 равна

.

Из ряда Е6 номинальных емкостей конденсаторов выбираем номинал конденсатора С7=1 нФ и тип конденсатора

. Для правого канала аналогично выбираем номинал и тип конденсатора С8 .

Рассчитаем сопротивление резистора R5, исходя из условия

.

.

Из ряда Е24 номинальных сопротивлений резисторов выбираем номинал резистора R5=1,5 МОм и тип резистора

. Для правого канала аналогично выбираем номинал и тип резистора R6 .

Рассчитаем сопротивление резистора R7

.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R7

.

Из ряда Е24 номинальных сопротивлений резисторов выбираем номинал резистора R7=2 кОм и тип резистора

.

Выбираем номинал и тип конденсатора С9

.

По вышеуказанным рекомендациям для типовой схемы включения микросхемы К157УЛ1А выбираем номиналы и типы конденсаторов С3 и С4

.

По вышеуказанным рекомендациям для типовой схемы включения микросхемы К157УЛ1А выбираем номиналы и типы конденсаторов С5 и С6

.

Теперь по формулам (4.1) и (4.2) рассчитаем и построим АЧХ нашего УВ и стандартную АЧХ, также строим нормированную по стандартной АЧХ зависимость их разности от частоты.

Рассчитаем ёмкость конденсатора С1, исходя из настройки контура ГВ-конденсатор С1 на частоту 16 кГц.

Принимаем индуктивность ГВ равной

.

Тогда ёмкость конденсатора С1 будет равна

Из ряда Е24 номинальных емкостей конденсаторов выбираем номинал конденсатора С1=680 пФ и тип конденсатора

. Для правого канала аналогично выбираем номинал и тип конденсатора С2 .

На этом расчёт УВ можно считать законченным.

Теперь проверим допустимость отклонений АЧХ полученного УВ от стандартной. На рис. 3 построены стандартная АЧХ сплошной линией и реальная нашего УВ штриховой линией. Как видно отклонение реальной от стандартной АЧХ наблюдается только на нижних рабочих частотах, это объясняется большим усилением УВ на нижних рабочих частотах и сравнимым с ним по порядку коэффициентом усиления микросхемы К157УЛ1А без ООС. На рис. 4. показано нормированное по стандартной АЧХ отклонение реальной АЧХ от стандартной. Видно, что на нижней рабочей частоте отклонение не превышает 10 дБ и резко уменьшается в сторону увеличения частот, т.е. отклонения реальной АЧХ от стандартной меньше 2дБ по напряжению, поэтому рассчитанный усилитель можно признать удовлетворяющим ТЗ.

Рис. 3

Рис. 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был рассчитан УВ для кассетного магнитофона. Основной особенностью этого УВ являлась необходимость большого усиления, особенно на нижних рабочих частотах ИМС, что и было достигнуто на микросхеме К157УЛ1А. При разработке УВ мы руководствовались необходимостью уменьшения габаритов УВ для уменьшения уровня наводок на УВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Даниленко Б.П., Манкевич И.И. Отечественные и зарубежные магнитофоны: схемы, ремонт. – Мн.: Беларусь, 1994. 617 с.: ил.

2. Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Справочник 2-е изд. перераб. и доп. Минск: Беларусь. 1987. 283 с.

3. Гершунский Б.С. Справочник по расчёту электронных схем. Киев: В. шк., 1983. 240 с.

4. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства: Учеб. пособие для ВУЗов. 2-е изд. переб. и доп. М: Связь, 1977. 360 с.

5. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учебн. пособие для радиотехнических специальностей техникумов. Киев: Изд-во. ун-та., 1968. 250 с.

6. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. Киев: Наукова Думка, 1985, 671 с.: ил.