Расчет усилителя воспроизведения (стр. 1 из 3)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РПрУ и ТВ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

«Расчёт усилителя воспроизведения для магнитофона»

Выполнил

студент группы Р-17 Семёнов И.В.

Проверил

ст.преподаватель кафедры РПрУ и ТВ Снежкова Л.А.

Таганрог 2000

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать усилитель воспроизведения для магнитофона со стандартной зависимостью коэффициента усиления от частоты со следующими параметрами:

1. Скорость движения ленты

;

2. Среднее квадратическое значение выходного напряжения предварительного усилителя на частоте

.

3. Чувствительность магнитной головки на частоте

.

4. Напряжение питания

.

5. Полоса пропускания

, .

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………….5

1. Краткий обзор теоретических основ звукозаписи...……………..6

2. Анализ ТЗ……………………………..…………………………….9

3. Выбор элементной базы………..…………………………………10

4. Расчёт принципиальной схемы УВ………………………………14

Заключение……………………………………………………………...21

Список литературы…………………………………………………..…22

Приложения…………………………………………………………..…23

ВВЕДЕНИЕ

Усилители воспроизведения предназначены для усиления сигналов, поступающих от воспроизводящей или универсальной головки, и частотной коррекции. Особенности УВ следующие:

1) работа при слабых сигналах на входе (ЭДС, развиваемая воспроизводящей головкой, не превышает нескольких милливольт для катушечныхных магнитофонов и нескольких сотен микровольт для кассетных, например, самое большое значение развиваемой ЭДС лучшей отечественной головкой воспроизведения для кассетных магнитофонов 3Д24.80 на частоте 1 кГц при номинальном магнитном потоке, проходящим через её сердечник, равным 110…190 мГн, равно 350 мкВ);

2) 2) внутреннее сопротивление источника сигнала (магнитной головки) зависит от частоты и изменяется в широких пределах;

3) 3) неравномерность АЧХ, необходимая для частотной коррекции сигналов, может достигать 25…35 дБ.

Основные трудности, встречающиеся при разработке усилителя воспроизведения, заключаются в достижении низкого уровня собственных шумов и минимального уровня нелинейных искажений. Получение необходимой АЧХ особых трудностей не представляет.

В настоящее время разработан большой класс микросхем для усилителей воспроизведения магнитофонов, в которых учитываются все вышеперечисленные особенности построения усилителей воспроизведения для магнитофонов, они практически не уступают по шумовым параметрам УВ, построенным на лучших по шумовым параметрам дискретных элементах, поэтому для миниатюризации УВ желательно использование таких микросхем, при этом также возрастает надёжность УВ и он меньше подвержен влияниям различных наводок и помех.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ЗВУКОЗАПИСИ

Входным сигналом усилителя воспроизведения является ЭДС воспроизводящей головки, величина которой на нижних частотах не превышает 100…150 мкВ и растёт с увеличением частоты. Это требует от усилителя большого коэффициента усиления, чтобы обеспечить необходимый динамический диапазон. Как известно, динамический диапазон ограничивается снизу шумами. Источниками шума являются магнитная лента, магнитная головка и собственно усилитель воспроизведения. Шумы усилителя воспроизведения преобладают над шумами, создаваемыми головкой и лентой. Отсюда первое требование к усилителям подобного рода – низкий уровень собственных шумов, обеспечивающий наибольшее отношение сигнал/шум. Удовлетворение этого требования зависит как от схемных решений каскадов электрической схемы, так и от рационального их исполнения.

Наиболее ответственным узлом усилителя является первый каскад, так как именно к нему предъявляются жёсткие требования по обеспечению необходимого превышения сигнала над собственными шумами. Даже незначительные шум или помеха, возникающие в первом каскаде и усиленные остальными каскадами, способны значительно уменьшить отношение сигнал/шум на выходе усилителя воспроизведения.

Высокочастотные шумы ощущаются на слух как шипение в акустических системах или наушниках, оказывающее раздражающее действие на слушателя. Поэтому в относительном уровне суммарных помех усилителя воспроизведения доля высокочастотных помех должна быть на 20…30 дБ меньше остальных.

Второе требование к усилителям воспроизведения – малые нелинейные искажения, возникающие при усилении. Величина их должна быть по возможности меньшей.

На качество воспроизведения магнитной записи кроме нелинейных (гармонических) искажений и шумов существенное влияние оказывают частотные искажения. Форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя должна быть строго определённой.

АЧХ УВ представляет собой зависимость напряжения сигнала на выходе от частоты при постоянной ЭДС воспроизводящей головки. Для того, чтобы на данном магнитофоне можно было воспроизводить фонограммы, записанные на других магнитофонах, строго нормируют АЧХ тракта воспроизведения (воспроизводящая головка – УВ). Следовательно, требования, предъявляемые к АЧХ УВ, зависят от параметров воспроизводящей головки, её АЧХ, снятой при воспроизведении фонограммы с измерительной ленты. ЭДС головки при воспроизведении фонограммы с неизменным остаточным магнитным потоком пропорциональна частоте, поэтому АЧХ головки представляет собой наклонную прямую с крутизной около 6 дБ/окт (в средней части диапазона рабочих частот). В области высших рабочих частот крутизна АЧХ головки уменьшается до нуля, а затем изменяет знак (ЭДС головки уменьшается). Это обусловлено главным образом щелевыми потерями и частично частотными потерями. Щелевые потери зависят от эффективной ширины рабочего зазора головки и скорости ленты. На частоте 18 кГц щелевые потери достигают 5…7 дБ при скорости ленты

, 3…4 дБ при скорости ленты 9.53 см/с и 2 дБ при скорости 19.05 см/с для современных головок воспроизведения. Частотные потери возникают вследствие уменьшения эффективной магнитной проницаемости сердечника головки на высших частотах.

Подъём АЧХ головок в области низших частот обусловлен тем, что для улучшения отношения сигнал/шум запись на этих частотах выполнена с большим, чем на средних частотах, уровнем. При воспроизведении подъём компенсируют завалом низших частот. В результате уровень шумов на этих частотах снижается на 6…12 дБ.

Чтобы получить горизонтальную АЧХ тракта воспроизведения, АЧХ УВ должна быть обратной относительно АЧХ головки, т.е. в области средних частот АЧХ должна иметь спад в сторону высших частот с крутизной 6 дБ/окт. В области высших частот начиная с некоторой частоты АЧХ должна быть близка к горизонтальной.

Коррекция частотной характеристики усилителя воспроизведения осуществляется RC- и LRC-цепями, включаемыми как в цепь сигнала, так и в цепь отрицательной обратной связи. Чаще коррекцию производят в промежуточных каскадах и лишь иногда на входе усилителя.

Практически всегда необходимая коррекция АЧХ УВ в области средних частот достигается при помощи последовательной цепи из резистора и конденсатора, включаемой параллельно нагрузке корректирующего каскада или в цепь ООС.

Необходимая постоянная времени

такой цепи зависит от параметров магнитной головки и магнитной ленты.

По стандарту для каждой из определённых номинальных скоростей движения ленты с магнитным слоем на основе оксида железа

определён стандартный вид АЧХ усилителя воспроизведения, также для кассетных магнитофонов со скоростью перемещения ленты определён отдельный вид АЧХ для ленты с магнитным слоем на основе оксида железа и отдельный вид АЧХ для лент с магнитным слоем на основе оксида хрома и с магнитным слоем на основе смеси порошков металлов никеля, железа и др. Все эти виды АЧХ определяются последовательной цепью, состоящей из резистора и конденсатора, с постоянной времени и параллельной цепью, состоящей из резистора и конденсатора, с постоянной времени и определяющей АЧХ в области низших рабочих частот.

Постоянная времени последовательной цепи для скорости движения ленты

и при использовании магнитной ленты с рабочим слоем на основе оксида железа должна быть равна . Постоянная времени параллельной цепи для этих параметров должна быть равна . Эти постоянные времени в идеальном случае и должны определять АЧХ усилителя воспроизведения, если не учитывать влияние на АЧХ УВ индуктивности ГВ. Это влияние пренебрежимо мало, если входное сопротивление УВ значительно больше полного сопротивления головки на наивысшей рабочей частоте (в принципе это условие легко достижимо).