ПІДСИЛЮВАЧ НИЗКОЮ частоти

Мета роботи: Вивчення роботи електронних підсилювачів і їх схемотехніка. Експериментальне та комп'ютерне дослідження впливу ООС на основні характеристики підсилювача низької частоти.

ВСТУП. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ

Для збільшення амплітуди напруги або сили струму, а також потужності електричних сигналів використовують спеціальні пристрої, які називаються електронними підсилювачами.

Всі підсилювачі можна поділити на два класи - з лінійним режимом роботи і нелінійним.

До підсилювачів з лінійним режимом роботи пред'являються вимоги отримання вихідного сигналу, близького за формою до вхідного. Спотворення форми сигналу, що вносяться підсилювачем, повинні бути мінімальними. Це досягається завдяки пропорційній передачі підсилювачем миттєвих значень напруги і струму, складових в часі вхідного сигналу.

Найважливішим показником підсилювачів, як лінійних чотириполюсників з лінійним режимом роботи є комплексний коефіцієнт передачі по напрузі або току:

.

величина

є комплексною, тобто характеризує зміну як амплітуди, так і фази сигналу на виході підсилювача в порівнянні з їх значеннями на вході. Модуль коефіцієнта передачі підсилювача

називають коефіцієнтом посилення. Залежність модуля комплексного коефіцієнта передачі від частоти, визначеного для гармонійного вхідного сигналу, є амплітудно-частотної характеристикою (АЧХ) підсилювача. Залежність аргументу комплексного коефіцієнта передачі від частоти

носить назву фазово-частотної характеристики підсилювача.

Залежно від виду АЧХ підсилювачі з лінійним режимом роботи поділяються на:

підсилювачі повільно мінливого сигналу (підсилювачі постійного струму - УПТ),

підсилювачі низької частоти (УНЧ),

підсилювачі високої частоти (УВЧ),

широкосмугові, імпульсні підсилювачі (ШПУ),

виборчі, вузькосмугові підсилювачі (УПУ).

Характерна особливість УПТ - здатність підсилювати сигнали з нижньої частотою, що наближається до (f н  0). Верхня межа частоти f в в УПТ може становити в залежності від призначення 10 3  10 8 Гц. УНЧ характеризуються частотним діапазоном від десятків герц до десятків кілогерц. УВЧ мають смугу пропускання від десятків кілогерц до десятків і сотень мегагерц. ШПУ - мають нижню межу частот приблизно таку ж, як у УНЧ, а верхню - як УВЧ. На основі ШПУ виконуються лінійні імпульсні підсилювачі. УПУ - характеризуються пропусканням вузької смуги частот.

f в f f н f в f f н f в f f н f в f f o f

У підсилювачах з нелінійним режимом роботи пропорційність в передачі миттєвих значень вхідного сигналу відсутня. Залежно від закону зміни вихідного сигналу від вхідного

, До підсилювачів з нелінійним режимом роботи можна віднести: підсилювачі обмежувачі, логарифмічні підсилювачі і т. П. Залежно від характеру навантаження і призначення розрізняють також підсилювачі: напруги, струму і потужності, хоча такий розподіл умовно, так як в будь-якому випадку, власне кажучи посилюється потужність.

Розглянемо основні параметри і характеристики підсилювачів.

Коефіціент посилення . Коефіцієнт посилення по напрузі

різних підсилювачів досягає десятків тисяч. Часто для досягнення необхідного

використовують багатокаскадні підсилювачі, в яких

попереднього каскаду є

для наступного і загальний коефіцієнт посилення дорівнює:

Коефіцієнт посилення - величина безрозмірна і в ряді випадків прийнято підсилювальні властивості виражати в логарифмічних одиницях - децибелах:

.

Для многокаскадного підсилювача:

Використовують також коефіцієнт посилення по току і по потужності, які теж можна висловлювати в децибелах.

.

Вхідний і вихідний опір . Підсилювач можна розглядати як активний чотириполюсник, до вхідних затискачів якого приєднаний джерело підсилюється сигналу з ЕРС Е вх і внутрішнім опором R вт, а до вихідних - опір навантаження R н.Для вихідний ланцюга підсилювач являє джерело ЕРС Е вих з внутрішнім опором R вих.

Для підсилюється сигналу підсилювач характеризується вхідним опором

. Опір R вих визначають між вихідними затискачами підсилювача при відключеному навантаженні.

R вт R вих I вих \u003d I н

Е вх U вх R вх E вих U вих R н

Підсилювач

Протікає від джерела сигналу в підсилювач ток і вхідна напруга визначають формулами:

.

Залежно від співвідношення між R вт і R вх джерело сигналу може працювати в режимах: а) холостого ходу, якщо R вх\u003e R вт , коли

; б) короткого замикання, якщо R вх; в) узгодження, коли R вх  R вт і в підсилювач передається найбільша потужність.

Потужність, що передається підсилювача:

Прирівнявши нулю похідну

, отримаємо

. При цьому в підсилювач надходить

, Тобто чверть потенційної потужності джерела сигналу. Аналогічні режими роботи можливі і для вихідного кола.

При узгодженні навантаження і вихідного опору підсилювача в навантаженні виділяється найбільша потужність.

Вихідна потужність . При чисто активному навантаженні і синусоїдальній напрузі

де

- чинне та амплітудне значення вихідної напруги;

- амплітуда струму в навантаженні.

Коефіцієнт корисної дії . ККД

, Де Р  - потужність, споживана підсилювачем від джерел живлення.

Слід зазначити, що будь-який підсилювач, на якому б вигляді енергії він ні функціонував, є, по суті, лише регулятором для потужності Р вих , пропускається від джерела живлення в навантаження, а вхідний сигнал лише регулює значення цієї пропускається потужності, витрачаючи на це потужність Р вх .

Амплітудна характеристика підсилювача. Амплітудна характеристика відображає залежність амплітуди вихідної напруги від зміни амплітуди напруги на вході. По цій характеристиці судять про можливі межах зміни вхідного і вихідного сигналів підсилювача. Її знімають при гармонійному вхідному сигналі для області середніх частот.

Типовий вид амплітудної характеристики показаний на малюнку. Ділянка 1-3 відповідає пропорційному посилення. Ділянка нижче точки 1 амплітудної характеристики не використовується, так як корисний сигнал важко відрізнити від власних шумів підсилювача.

U вих. м .

U max 3 U вих.3

U min . 1 U Вих.1

Ділянка 3 - 4 відповідає порушенню пропорційній залежності вихідної напруги від вхідного. Ділянка за точкою 4 відповідає стану обмеження вихідного сигналу. Ставлення амплітуди максимально допустимого вихідного напруги до мінімально допустимому

, називається динамічним діапазоном підсилювача.

Амплітудно-частотна характеристика . (АЧХ) Це залежність коефіцієнта посилення (за напругою) від частоти підсилюється сигналу:

.

Зразковий вид АЧХ для різних типів підсилювачів показаний на малюнку класифікації підсилювачів по частотному діапазону підсилюються сигналів. величина

вказує на смугу пропускання підсилювача в частотному діапазоні.

фазочастотная характеристика . (ФЧХ) Вона являє собою залежність кута зсуву фаз "" між вхідним і вихідним напругами підсилювача від частоти сигналу.

нелінійні спотворення . Вони являють собою ступінь зміни форми кривої підсилюється сигналу. Основна причина їх виникнення - нелінійність характеристик підсилювальних елементів. На малюнку як приклад приведена вхідна характеристика транзистора, включеного за схемою з ОЕ, і показано, як спотворюється форма струму

, Тобто вхідного струму підсилювача, в порівнянні з синусоїдальною формою вхідної напруги

. В результаті нелінійних спотворень вихідна напруга підсилювача містить крім постійної складової і основний (першої) ще й вищі гармонійні складові.

I б I б + I m

Ступінь спотворення сигналу підсилювачем оцінюється коефіцієнтом нелінійних спотворень, представляє квадратний корінь з відношення потужностей всіх вищих гармонік вихідного сигналу до повної вихідної потужності:

,

або близьким до нього коефіцієнтом гармонік:

,

де

- діючі (або амплітудні) значення першої, другої і т.д. гармонік вихідної напруги при синусоїдальній сигналі на вході. Ці коефіцієнти часто висловлюють в%.

II. ЕЛЕКТРОННІ УСИЛИТЕЛИ

емітерний повторювач

Схема представлена \u200b\u200bна рис.1 називається емітерний повторювачем. Вихідна напруга знімається з емітера транзистора.

Вихідний сигнал по формі повторює вхідний. Коефіцієнт посилення по напрузі:

.

Коефіцієнт посилення по струму:

, Тобто емітерний повторювач при одиничному посиленні по напрузі підсилює вхідний сигнал по струму і, відповідно, по потужності. Слід зазначити, що вхідний імпеданс схеми більше вихідного. Це основна перевага, що дозволяє йому знайти широке застосування як каскад, що погодить імпеданс.

Нехай напруга на базі транзистора змінилося на ΔU б, тоді

. Зміниться і струм емітера

. Вирішуючи рівняння спільно з урахуванням R е і r вх, отримаємо:

або

.

В отриманому співвідношенні фігурують активні опори, проте його можна узагальнити і поширити на комплексні імпеданс. В результаті можна записати правило перетворення импедансов для емітерного повторювача:

.

Зсув в емітерний повторювачі

Якщо на емітерний повторювач повинен надходити сигнал з попереднього каскаду схеми, то краще за все підключити його безпосередньо до виходу попереднього каскаду, як показано на рис.2.

U п

U вх U вих

Так як сигнал на колекторі транзистора Т 1 змінюється в межах діапазону напруги живлення U п, то потенціал бази Т2 підтримує його в активній області (не насичений і не в відсіченні).

У деяких випадках вхід емітерного повторювача і напруга живлення невдало співвідносяться один з одним, і тоді може виникнути необхідність в ємнісний зв'язку із зовнішнім джерелом сигналу. Таке узгодження вимагає створення зовнішнього зміщення для того, щоб колекторний струм протікав протягом повного періоду сигналу. Найпростіше скористатися для цього дільником напруги (рис. 3).

U п

Як приклад розрахуємо схему емітерного повторювача для сигналів звуковий частоти (20 ÷ 20 · 10 3 Гц). Напруга U п \u003d 15В, струм спокою транзистора I о \u003d 1mA.

Для отримання на виході симетричного сигналу необхідно,

щоб виконувалася умова

.

Струм спокою повинен складати 1mA, тому

.

3) Напруга на базі транзистора. З цього випливає, що опору резисторів подільника R 1 і R 2 ставляться один до одного як 6,9: 8,1 \u003d 1: 1,17. Враховуючи що

і що струм через дільник повинен бути більше, ніж струм, що протікає по ланцюгу бази, отримаємо R 1 ║

Виберемо наступні стандартні значення опорів: R 1 \u003d 130кОм, R 2 \u003d 150кОм.

4) Вибір конденсаторів С1 і С2 грунтується на тому, що вони з резисторами R вх і R нагр становлять фільтри високих частот. Найменша частота, яку повинен пропустити цей фільтр 20Гц. використовуючи співвідношення

можна обчислити значення C 1 і C 2.

3. Транзисторний джерело стабільного струму

Хороший джерело струму можна побудувати на основі транзистора (рис.4).

10кОм R нагр

рис.4

Працює він у такий спосіб: напруга на базі U б \u003d 5,6В підтримує емітерний перехід у відкритому стані: U е \u003d U б - 0,6. У зв'язку з цим

незалежно від напруги U до доти, поки транзистор не перейде в режим насичення

.

4. Підсилювач із загальним емітером

Розглянемо джерело струму, навантаженням для якого служить резистор R к (рис.5).

U п \u003d 20В

R 1 110кОм R до 10кОм

З 1 1,6В 10В U вих

U вх 0,1мкФ 1.0В

R 2 10кОм З 2

I до

I б U п / R до + R е

I до \u003d 1mA U бе про + U вх m

U бе про -U вх m

U п \u003d 20В U ке

U бе про U вх m

U ке про \u003d 10В

U ке m \u003d U вих m

Напруга на колекторі одно

. Можна через ємність подати сигнал в ланцюг бази, тоді напруга на колекторі буде змінюватися. Конденсатор обраний так, що фільтр високих частот (С і R 1 ║R 2) пропускає всі потрібні частоти. Інакше кажучи,

(R 1 ║R 2).

Завдяки напрузі зсуву, що додається до бази, і наявності емітерного резистора в 1кОм, струм спокою колектора становить 1.0mA. Цей струм створює на колекторі напруга

Якщо на базу транзистора поданий сигнал ΔU вх, напруга на емітер повторює зміна напруги на базі ΔU е \u003d ΔU вх і викликає зміна емітерного струму

, І приблизно така ж зміна колекторного струму ΔI к.

Отже, з огляду на, що і, даючи збільшення базового напруги, отримаємо

.

Коефіцієнт посилення визначається як:

, Тоді виходить, що схема являє собою підсилювач напруги, коефіцієнт підсилення якого дорівнює відношенню

. У нашому прикладі K u \u003d - 10. Знак мінус говорить про те, що позитивний сигнал на вході дає на виході негативний сигнал, збільшений в 10 разів.

Неважко визначити вхідний і вихідний опору підсилювача. Для вхідного сигналу схема являє собою паралельне з'єднання резисторів R 1 і R 2, і вхідного опору з боку бази. Останнє одно. Переважну роль грає опір R 2 \u003d 10кОм. Вихідний опір визначається як паралельне з'єднання

R до і вихідного опору транзистора з боку колектора. Колектор як елемент джерела струму має дуже великим опором (близько МОм), тому вихідний опір визначається колекторним резистором R к \u003d 10кОм.

Відповідно до нашої моделлю коефіцієнт посилення по напрузі підсилювача з загальним емітером дорівнює

. Якщо опір емітера буде зменшуватися, прагнути до нуля, то, згідно з виведеним співвідношенням, коефіцієнт посилення буде безмежно зростати. Однак вимірювання показують, що при струмі спокою I к о \u003d 1mА і R е \u003d 0 K \u003d 400. Чи виявиться також, що підсилювач почне працювати як нелінійний елемент - вихідний сигнал спотворюється, зміщення почне залежати від температури. Отже, в нашу модель слід внести поправку.

Струм колектора пов'язаний з напругою U бе наступною залежністю:

, де

при 20˚С,

- зворотний струм переходу емітер - база.

Це рівняння для I до відомо під назвою рівняння Еберса - Молла. З нього випливає, щоб струм I до збільшився в 10 разів потрібно U ЕБ збільшити на U т ln 10 або на 60 mB при кімнатній температурі.

Взявши похідну від U бе по I до, отримаємо

, Де I до в mA. - це власне опір емітера виступає в якості послідовного для емітерний ланцюга у всіх транзисторних схемах, і воно визначає кінцеву величину коефіцієнта посилення.

У зв'язку з тим, що струм

залежить від температури, напруга U бе зменшується на 2,1 mВ / ˚С. І якщо в схемі із заземленим емітером (R е \u003d 0) задати жорстке зміщення на базі, то підвищення температури на 30 ˚ призведе до збільшення колекторного струму в 10 разів. Така нестабільність робить зміщення непрацездатним.

Для підвищення температурної стабільності схеми підсилювача з загальним емітером користуються введенням в емітерний ланцюг резистора R е, величина якого вибирається 0,1R к. Якщо відбувається температурне збільшення струму колектора, це призводить до збільшення струму емітера, до збільшення U е \u003d I е · R е і зменшення U бе. Зменшення U бе - зменшує струм колектора. Використання R е створює негативний зворотний зв'язок, що дозволяє поліпшити характеристики підсилювача за рахунок часткової передачі вихідного сигналу на вхід при зниженні коефіцієнта посилення. Відновити коефіцієнт посилення схеми для змінного сигналу можна шунтуванням емітерного резистора конденсатором С2. Його опір змінному струму буде визначатися як

.

5 . Зворотній зв'язок в електронних підсилювачах

зворотним зв'язком в електронних підсилювачах називають електричну зв'язок, передає сигнал з виходу підсилювача назад на його вхід. Кількісно зворотний зв'язок оцінюють коефіцієнтом зворотного зв'язку γ, Що показує, яка частина вихідного сигналу надходить на вхід підсилювача.

Так як сигнал на вході становить напруга, сигнал зворотного зв'язку (для можливості спільного його використання вхідного сигналу) також зручно формувати у вигляді напруги.

Зворотний зв'язок можна здійснити по напрузі, Якщо сигнал зворотного зв'язку U ос пропорційний вихідній напрузі; або по току, Якщо U ос пропорційний вихідному струму.

Напруга зворотного зв'язку може вводитися паралельно з вхідною напругою або послідовно з ним.

Зворотній зв'язок може бути позитивної, Якщо напруга U ос діє згідно з напругою U вх (для сигналів постійного струму вони складаються, а для сигналів змінного струму вони збігаються по фазі); або негативною, Якщо напруга U ос діє зустрічно з напругою U вх (для сигналів постійного струму вони віднімаються, а для змінного - знаходяться в протифазі). Зворотні зв'язку істотно впливають на параметри і характеристики підсилювачів.

Щоб побачити це, побудуємо еквівалентну схему, показану на рис. 6.

U д

На цій схемі блок А є підсилювачем з коефіцієнтом посилення без зворотного зв'язку, рівним А, а блок γ є ланцюгом зворотного зв'язку з коефіцієнтом γ.

При розімкнутому положенні перемикача "П" вихідна напруга буде визначатися рівністю

.

Після замикання перемикача "П" (вводиться позитивний зворотний зв'язок) вхідний сигнал підсилювача U д стане рівним

, Тоді. Вирішуючи це рівняння, отримаємо

, Де K п ос - коефіцієнт посилення по напрузі при наявності зворотного зв'язку.

З виведеного співвідношення видно, що якщо γА → 1, то K сел »А - позитивний зворотний зв'язок збільшує коефіцієнт підсилення. За аналогією, ввівши негативний зворотний зв'язок, прийдемо до висновку, що негативний зворотний зв'язок зменшує коефіцієнт посилення

. Проте, в підсилювачах частіше використовують негативний зворотний зв'язок, тому що вона ціною зниження коефіцієнта посилення дозволяє поліпшити характеристики підсилювача та інші його параметри.

Важливим показником якості роботи підсилювача є стабільність його коефіцієнта посилення. Оцінимо її при негативному зворотному зв'язку, для чого продифференцируем вираз K ООС по А:

.

Розділивши обидві частини на K ООС, отримаємо:

, Звідки випливає, що відносна зміна коефіцієнта посилення з введеної негативним зворотним зв'язком (по яких би причин воно не відбувалося) зменшується в (1 + γА) разів у порівнянні з підсилювачем без зворотного зв'язку. Таким чином, стабільність K ООС значно краще.

При γА »1 (так звана глибока негативний зворотний зв'язок) можна знехтувати одиницею в знаменнику вираження для K ООС і отримати співвідношення

, Що означає, що K ООС практично не залежить від коефіцієнта посилення власне підсилювача, а значить і його можливих змін. Тому стабільність K ООС визначається тільки стабільністю коефіцієнта γ, яку можна забезпечити достатньо високу.

Знайдемо вхідний опір підсилювача при послідовній зворотного зв'язку.

Звідки

.

Вхідний опір для схеми підсилювача з послідовної зворотним зв'язком:

де R вх - вхідний опір власне підсилювача без зворотного зв'язку. Таким чином, негативний зворотний зв'язок значно збільшує вхідний опір підсилювача, що сприятливо позначається на роботі джерела Сигнальний шнур (не перевантажує його).

Зворотній зв'язок може стати причиною самозбудження підсилювача, коли в ньому виникають коливання напруги і струму при відсутності сигналу на вході.

Якщо при позитивного зворотного зв'язку γА ≥ 1, то найменший вхідний сигнал (будь-яке випадкове коливання U вх) посилиться і повернеться по ланцюгу зворотного зв'язку на вхід підсилювача, причому значення повернувся сигналу буде більше вхідного сигналу або при γА \u003d 1 дорівнює йому. Навіть якщо вхідний сигнал припиниться, який повернувся сигнал замінить його і, будучи знову посиленим, почне циркулювати в системі підсилювач - зворотний зв'язок. Таким чином, умова γА ≥ 1 є першою необхідною умовою самозбудження.

З розглянутого процесу самозбудження очевидно, що сигнал зворотного зв'язку в змозі замінити початковий вхідний сигнал тільки в тому випадку, якщо U ос не тільки одно або більше U вх по амплітуді, але і збігається з ним по фазі, тобто зсув фаз між ними Δφ \u003d 0, що і характерно для позитивного зворотного зв'язку. Зауважимо, що при негативному зворотному зв'язку напруга U ос і U вх знаходяться в протифазі, тобто зсув фаз між ними φ \u003d 180˚. Таким чином, другим необхідною умовою самозбудження є відсутність зсуву фаз (φ \u003d 0) між сигналом зворотного зв'язку і вхідним сигналом.

У реальному підсилювачі і в реальному ланцюга зворотного зв'язку завжди є фазові зрушення, значення яких залежать від параметрів реактивних елементів. Ці фазові зрушення залежать від частоти підсилюється сигналу, що змінюється по частоті в значних межах, тому негативний зворотний зв'язок, здійснена на одній частоті, може перейти в позитивну на інший. При проектуванні підсилювачів прагнуть уникнути режиму самозбудження, створюючи так званий запас стійкості по фазі.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Виконання експериментальної частини роботи полягає у вивченні призначення і функціонування елементів і складових частин електронного двухкаскадного підсилювача НЧ з емітерний повторювачем на виході, а також вимір його основних параметрів і характеристик.

Для вирішення цих завдань використовується лабораторний стенд № 4. Його зовнішній вигляд представлений на рис.7а. На рис.7б приведена електрична принципова схема двокаскадного електронного підсилювача НЧ з емітерний повторювачем на виході. У пропонованому підсилювачі введена регульована негативний зворотний зв'язок по напрузі і струму.

2 1

Рис.7а. Зовнішній вигляд лабораторного стенду № 4

Мережевий трансформатор блоку харчування.

2 Стабілізований джерело живлення підсилювача (10 В).

3 Плата підсилювача низької частоти.

4, 6 Висновки загального проводу.

5 Штекер входу підсилювача.

7- Штекери виходу підсилювача.

8, 10 Органи управління глибиною негативного зворотного зв'язку

Тумблер включення електроживлення.

6,8к 1,5 К 2,7к 1к 27

2,7к 1к + 6,8к 1,5 К +

Рис.7б. Принципова схема підсилювача низької частоти

Лабораторний стенд підключається до мережі ~ 220В. Для зняття електричних параметрів і характеристик підсилювача НЧ використовуються джерела сигналів і вимірювальні прилади. Як джерело сигналів використовується генератор сигналів спеціальної форми Г6-36. Вимірювання ефективних значень вхідного і вихідного сигналів (U вх, U вих) проводиться Мілівольтметри змінного струму В3 - 38А і В3 - 56.

Визначення величини коефіцієнта нелінійних спотворень (K н%) виробляється автоматичним вимірювачем нелінійних спотворень С6 - 11. Контроль форми і фазових параметрів вхідного і вихідного сигналів здійснюється по осцилограмами двухлучевого осцилографа С1 - 118А.

Порядок виконання роботи

Перед виконанням будь-яких вимірювань необхідно перевірити правильність підключення лабораторного стенду та обслуговуючих його приладів до мережі живлення (~ 220В) і відповідність з'єднань лабораторного стенду з вимірювальними приладами і джерелом сигналів схемою, наведеною на рисунку 8.

3

Рис.8. Схема розташування лабораторного стенду, вимірювальних приладів і джерела сигналу.

1 осцилограф двопроменевий С1 - 118А;

2, 5 мілівольтметри В3 - 56 і В3 - 38А;

3 вимірювач нелінійних спотворень автоматичний С6 -11;

4 генератор сигналів спеціальної форми Г6 -36;

6 лабораторний стенд

Все межприборних з'єднань виробляються коаксіальним кабелем через роз'єми СР - 50. Перед підключенням приладів до мережі необхідно органи управління вимірювальних приладів і осцилографа поставити в положення вимірювання максимальної величини сигналу.

Після дотримання всіх вище викладених запобіжних заходів, можна приступати до виконання експериментальної частини роботи.

Завдання 1. Побудова амплітудної характеристики підсилювача

НЧ при різних значеннях ООС.

З огляду на, що амплітудна характеристика це залежність, зняти показання U вх і U вих при f \u003d 1 кГц. Попутно знімати показання коефіцієнта нелінійних спотворень K н (%). U вх змінювати від 0 до значень, при яких вихідний гармонійний сигнал зазнає двостороннє обмеження. Крок вибирається дослідником. Слід врахувати, що установка вихідного сигналу генератора Г6 - 36 дискретна і проводиться в такому порядку. При установці частоти натиснути послідовно клавіші F; набір; кГц; 1,00; введення. При цьому на цифровому табло висвічується цифра 1,00 кГц.

При установці величини вихідної напруги натиснути послідовно клавіші U; набір; 0,01; введення. При цьому на цифровому табло напруг висвічується 0,01 і на виході генератора з'являється сигнал 0,01 Вольта по амплітуді.

Для послідовної зміни вихідної напруги в бік великих величин можна скористатися корекцією вихідного сигналу по напрузі. Для цього натиснути послідовно наступні клавіші U; кор; Х; , Де Х - номер корректируемой цифри. Натискання клавіші збільшує вихідний сигнал на одиницю розряду Х, натискання клавіші ↓ зменшує вихідний сигнал на одиницю розряду Х. (Не зменшувати вихідний сигнал менш 0.00) !!!

В процесі проведення вимірювань, дані зручно заносити в таблицю 1.

Таблиця 1

№ f R 1 \u003d 25кОм R 2 \u003d 0,1кОм R 1 \u003d 25кОм R 2 \u003d 0,7кОм R 1 \u003d 50кОм R 2 \u003d 0,7кОм

U вх U вих K н K u D U вх U вих K н K u D U вх U вих K н K u D

кГц mB B% mB B% mB B%

Після закінчення експерименту побудувати графіки, і розрахувати коефіцієнт посилення по напрузі K u і динамічний діапазон D.

Використовуючи параметри схеми і значення R 1 і R 2, розрахувати коефіцієнт зворотного зв'язку β, а також вхідний (R вх) і вихідний (R вих) опору досліджуваного підсилювача НЧ.

завдання 2. Побудова амплітудно - частотної характеристики

(АЧХ) підсилювача НЧ при різних значеннях

глибини ООС.

Нагадуємо, що АЧХ представляє залежність коефіцієнта посилення по напрузі

від частоти (K u \u003d φ (f)) при U вх \u003d const. Тому, для побудови кривої АЧХ необхідно задати вхідний сигнал такої величини, щоб він знаходився на лінійній частині амплітудної характеристики при різних значеннях коефіцієнта зворотного зв'язку β, і, змінюючи частоту вхідного сигналу в межах 10 ÷ 10 5 Гц, знімати значення напруги вихідного сигналу за показаннями мілівольтметра В3 - 56. Побудова кривих АЧХ зробити для трьох значень β (R 1 \u003d 25кОм, R 2 \u003d 0,1кОм; R 1 \u003d 25кОм, R 2 \u003d 0,7кОм; R 1 \u003d 50кОм, R 2 \u003d 0,7кОм) . Попутно зняти показання коефіцієнта нелінійних спотворень.

При установці величини вихідної напруги генератора послідовно натиснути клавіші U; набір; величина U вх в вольтах; введення. При установці величини початкової частоти послідовно натиснути клавіші F; набір; Гц; 10; введення. Для зміни частоти вихідного сигналу генератора використовувати спосіб корекції: F; кор; Х; ↓, де Х - номер корректируемой цифри, ↓ - збільшення або зменшення Х - розряду частоти на одиницю при одиничному натисканні на клавішу. Скидання корекції здійснюється натисканням клавіші "введення".

У процесі проведення експерименту результати вимірювань занести в таблицю 2.

Використовуючи табличні дані, побудувати графіки K u \u003d φ (lg f) і K н \u003d ψ (lg f). За графіками виміряти смугу пропускання підсилювача Δf \u003d f в - f н і порівняти її з розрахунковою Δf рас.

Таблиця 2

№ U вх R 1 \u003d 25кОм R 2 \u003d 0,1кОм R 1 \u003d 25кОм R 2 \u003d 0,7кОм R 1 \u003d 50кОм R 2 \u003d 0,7кОм

f lg f U вих K u K н Δf f lg f U вих K u K н Δf f lg f U вих K u K н Δf

mB кГц mВ кГц кГц mВ кГц кГц mВ кГц

Провести аналіз отриманих результатів і зробити висновки.

завдання 3. Комп'ютерне моделювання лабораторного

експерименту.

Використовуючи програмне забезпечення, пропоноване викладачем (Electronics Workbench 3.0E або CircutMaker v.5.0), побудувати на екрані комп'ютера (або використовувати файл "Лаб4") схему досліджуваного підсилювача низької частоти. Ввести параметри елементів схеми. До входу підсилювача підключити генератор гармонійного сигналу і подати на вхід сигнал з напругою U вх. \u003d 0,02 В і частотою f \u003d 1 кГц. Двопроменевий осцилограф і вимірювач амплітудно-частотної характеристики (АГЧ) по одному каналу підключити до входу підсилювача, а по другому каналу до його виходу.

Змінюючи R 1 і R 2 в ланцюгах зворотного зв'язку по напрузі і струму згідно з таблицею 2 (R 1 \u003d 25кОм, R 2 \u003d 0,1кОм; R 1 \u003d 25кОм, R 2 \u003d 0,7кОм; R 1 \u003d 50кОм, R 2 \u003d 0,7кОм), спостерігати АЧХ і форму вихідного сигналу при збільшенні і зменшенні U вх. Органами настройки осцилографа і вимірювача АЧХ встановити найбільш зручну для вимірів форму і розмір осциллограмм.

Використовуючи можливості комп'ютерних програм виміряти коефіцієнт посилення До U при частоті вхідного сигналу f \u003d 1 кГц, а також смугу пропускання підсилювача f.

Провести аналіз отриманих результатів, порівняти їх з експериментальними даними і зробити відповідні висновки.

При підготовці до звіту відповісти на наступні питання:

Поясніть призначення елементів підсилювального каскаду.

Поясніть призначення емітерного повторювача.

Коли і як вибирається режим класу А?

Поясніть, від яких чинників залежить вид АЧХ підсилювача.

Яка зворотний зв'язок називається негативною і для яких цілей вона застосовується в підсилювачах?

Забродін Ю.С. Промислова електроніка. М .: Висш.шк., 1982. 496 с .; мул.

Каяцкас А.А. Основи радіоелектроніки: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. М .: Вища. шк., 1988. 464 с .; мул.

Машинні методи аналізу та проектування електронних схем / Пер. з англ. І. Влах, К. Сингхал. М .: Радио и связь, 1988. 560 с .; мул.

Основи радіоелектроніки: Навчальний посібник / Ю.І. Волощенко, Ю.Ю. Мартюшев і ін. / Под ред. Г.Д. Петрухіна. М .: Изд-во МАІ, 1993. 416 с .; мул.

Радіотехніка: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів /

Е.М. Гершензон, Г.Д. Полянина, Н.В. Соїна. М .: Просвещение, 1986. 319 с .; мул.

Елементи інформаційних систем: Учеб. для вузів / В.П. Миловзоров.

М .: Висш.шк., 1989. 440 с .; мул.

1. Iv цикл. Електромагнітні коливання. Змінний струм. Лабораторна робота №1 - IV. Амплітудна характеристика підсилювача низької частоти. мета

   документ

   Лабораторна робота №1 - IV. амплітудна характеристика підсилювача низької частоти. Мета: дослідити залежність вихідної напруги ... робота №4 - IV. частотна характеристика підсилювача низької частоти (УНЧ). Мета: дослідити залежність коефіцієнта ...

2. Підсилювачі високої чутливості

   документ

   Шумов в. еквівалентні, що діють на вході підсилювача, Доцільно здійснювати з використанням коефіцієнтів передачі ... шум обмеженою протяжності АЧХ в області низьких частот, Вважаючи, В цьому випадку кГц. 2. Від ...

3. Вивчення принципу роботи і схемотехніки підсилювача потужності з трансформаторним включенням навантаження і двотактного комплиментарного емітерного повторювача. ком

   документ

   Сигналів - генератор низької частоти Г3-112. Завдання 1. Отримання амплітудної характеристики підсилювача. Амплітудна характеристика ... гармонійний сигнал низької частоти 1 кГц з генератора Г3-112 подати на вхід підсилювача, Контролюючи ...

муніципальне освітній заклад «Гімназія №5»

міста Рязані

Реферат з фізики

на тему: «Підсилювач звукових частот»

Рязань, 2010 р

план

Вступ

1. Класифікація та основні параметри підсилювача

2. Принцип побудови каскаду посилення

3. Підсилювачі на лампах

4. Підсилювачі на транзисторах

5. Інтегральні підсилювачі

6. Експериментальне виготовлення підсилювача

висновок

Список літератури

Вступ

Підсилювач звукових частот (УЗЧ) ,підсилювач низьких частот (УНЧ) або підсилювач потужності звукової частоти (УМЗЧ) - прилад для посилення електричних коливань, відповідних чутному людиною звуковомудіапазону частот (зазвичай від 16 до 20 000 Гц). Може бути виконаний у вигляді самостійного пристрою, або використовуватися в складі більш складних пристроїв телевізорів, музичних центрів, радіоприймачів, радіопередавачів, радіотрансляційної мережі і т. Д.

Підсилювач звукових частот зазвичай складається з попереднього підсилювача і підсилювача потужності (УМ). Попередній підсилювач призначений для підвищення потужності і напруги та доведення їх до величин, потрібних для роботи крайового підсилювача потужності, найчастіше включає в себе регулятори гучності, тембру іліеквалайзер, іноді може бути конструктивно виконаний як окремий пристрій. Підсилювач потужності повинен віддавати в ланцюг навантаження (споживача) задану потужність електричних коливань. Його навантаженням можуть бути випромінювачі звуку: акустичні системи (колонки), навушники (головні телефони); радіотрансляційна мережа ілімодулятор радіопередавача. Підсилювач низьких частот є невід'ємною частиною всієї звуковідтворювальної, звукозаписної і радіотранслірующей апаратури.

Мета дослідження теми: вивчити роботу підсилювача звукових частот.

завдання:

1. Розглянути класифікацію і основні параметри підсилювача

2. Розглянути принцип побудови каскаду посилення

3. Розглянути структурні схеми лампового підсилювача

4. Розглянути структурні схеми підсилювача на біполярних транзисторах

5. Розглянути структурні схеми інтегрального підсилювача

6. Описати виготовлення УНЧ на своїй практиці

Актуальність теми: У нашому сучасному світі підсилювач звукової частоти можна зустріти у всій сучасній і навіть несучасної техніці: в телевізорах, музичних центрах, радіоприймачах, радіопередавачах, радіотрансляційних мережах, телефонах, мобільних телефонах, автомагнітолах і т. Д. Я завжди цікавився технікою і електронікою. Будучи маленьким, завжди грав з цією технікою і іноді її ламав, а коли трохи подорослішав разом з татом став намагатися техніку ремонтувати. Нещодавно у мене виникла ідея зібрати підсилювач звукової частоти. Предмет фізики мені допоміг розібратися в деяких термінах зі збору УЗЧ. Для більш глибокого дослідження підсилювача звукової частоти я сам зібрав такий підсилювач звукової частоти на інтегральної мікросхемі TDA2003 (К174УН14). Тому для мене обрана тема виявилася актуальною і цікавою.

1. Класифікація та основні параметри

При обробці сигналів інформації в більшості випадків необхідно їх попереднє посилення. Для цих цілей використовують підсилювачі, призначення яких - посилення в певне число разів відповідно напруги, струму і потужності сигналу. Така класифікація підсилювачів умовна, так як всі вони в кінцевому рахунку підсилюють потужність сигналу.

Підсилювальні властивості підсилювача характеризуються коефіцієнтами посилення напруги, струму, і потужності, які показують, у скільки разів значення вихідного параметра збільшилася в результаті посилення в порівнянні зі значенням вхідного:

де,, і,, - параметри вхідного і вихідного сигналів.

Залежно від діапазону підсилюються частот розрізняють підсилювачі:

Звукової частоти номінальний діапазон частот підсилюються сигналів 16 Гц - 20 кГц;

Широкосмугові (відеоусілітелі) - діапазон підсилюються сигналів від звукових частот до частот, що становлять сотні мегагерц (відеоусілітелі телевізійних приймачів повинні посилювати сигнали в діапазоні 25 Гц - 6,5 МГц);

Смугові (резонансні) підсилюють сигнали в обмеженою смузі радіочастот;

Постійного струму - підсилюють сигнали від (постійний струм) до деякої граничної частоти.

У робочому діапазоні частот всіх без винятку підсилювачів спостерігається нерівномірність підсилення; при цьому порушується частотний склад вхідного сигналу - він спотворюється. Для аналізу цих спотворень, які називаються частотними, іспользуютамплітудно-частотну характеристику АЧХ підсилювача, яка має залежність коефіцієнта посилення від частоти підсилюється сигналу.

Смуга пропускаемихчастот (смуга пропускання) - діапазон частот, в межах якого підсилювач при незмінній налаштування забезпечує задану величину коефіцієнта посилення. На рис. 1 приведена ідеальна частотна характеристика підсилювача. Вона має форму прямокутника з основою, рівним смузі пропускання. Внаслідок того, що в підсилювачі є реактивні опору, частотна характеристика виявляється нерівномірною і при проектуванні підсилювача необхідно забезпечити мінімальну зміну величини в межах заданої смуги пропускання.

Вибірковість - здатність підсилювача підсилювати сигнали певної смуги частот і не пропускати на вихід сигнали інших частот. Прямокутна «форма частотної характеристики забезпечує ідеальну вибірковість підсилювача, так як сигнали, частоти яких лежать поза межами смуги пропускання, абсолютно не посилюються.

Насправді, частотна характеристика може, наприклад, мати вигляд, показаний на рис. 2. Вибірковість кількісно виражається відношенням коефіцієнта посилення на будь-якої частоті, що лежить на кордонах або за межами смуги пропускання, до коефіцієнта посилення на опорній частоті, яка зазвичай вибирається в середині смуги пропускання.

На частотній характеристиці »(рис. 2) опорної частотою є, тому при розладі вибірковість такого підсилювача

Якісним показником підсилювачів звукових частот є нелінійні спотворення спотворення форми сигналу в процесі посилення. Причиною нелінійних спотворень є, головним чином, нелінійність вольт-амперниххарактерістік підсилюючих елементів (ламп, транзисторів), а також неправильно обрані режими їх роботи. В результаті нелінійних спотворень при посиленні чисто синусоїдального сигналу у вихідному сигналі з'являються додаткові гармонійні складові, т. Е. Змінюється гармонійний склад вхідного сигналу. Цей вид спотворень оцінюють коефіцієнтом нелінійних спотворень.

Вихідна потужність і коеффіціентполезного дії. Ці параметри характерні для підсилювачів потужності.

Потужність на виході підсилювача

Де і - діючі значення напруги ітока на опорі навантаження.

Промисловий к. П. Д. Підсилювача

де - повна потужність, споживана підсилювачем від всіх джерел живлення.

Основними параметрами підсилювачів є:

Номінальна вихідна потужність - максимальна потужність на виході, при якій нелінійні спотворення не перевищують допустимого рівня;

Чутливість - мінімальна напруга на вході, при якому на виході забезпечується номінальна потужність;

Динамічний діапазон - відношення максимальної амплітуди вхідного сигналу, при якій його спотворення мають гранично допустиме значення, до чутливості підсилювача;

Коефіцієнт корисної дії - відношення корисної потужності на виході підсилювача до потужності, споживаної їм від джерела живлення;

Вхідний опір характеризує підсилювач як навантаження для джерела вхідного сигналу; умовою передачі максимальної потужності на вхід підсилювача від джерела сигналу є рівність внутрішнього опору джерела вхідного сигналу і вхідного опору;

Вихідний опір, що характеризує здатність навантаження підсилювача; умовою передачі підсилювачем максимальної потужності в навантаження є рівність вихідного опору і опору навантаження.

2. Принцип побудови каскаду посилення

Мінімальну частину підсилювача, що зберігає його функції, називають каскадом підсилення. Зазвичай підсилювач складається з декількох каскадів посилення, з'єднаних між собою Межкаскадная зв'язками, за допомогою яких вихідний сигнал одного каскаду посилення передається на вхід наступного. Перші каскади посилення, призначені, головним чином! для посилення напруги сигналу, називають попередніми. Каскад, службовець для посилення потужності сигналу, називають кінцевим.

Каскади посилення складаються з послідовно включених керованого елемента, параметри якого змінюються в залежності від вступника на його вхід напруги або струму, і резистора навантаження. У показаної на рис. 3 еквівалентної схемою керований елемент (лампа або транзистор) замінений резистором, опір якого залежить від напруги вхідного сигналу.

При відсутності вхідного сигналу в ланцюзі проходить постійний струм. При появі вхідного сигналу змінюється опір резистора, а отже, повний опір ланцюга і ток в ній, т. Е. Крім постійної складової струму в ланцюзі з'являється змінна складова Якщо опір керованого елемента змінюється строго пропорційно напрузі, то і струм пропорційний напрузі. Отже, падіння напруги на резисторі навантаження створюване змінної складової струму також пропорційно вхідному напрузі, тобто де - коефіцієнт посилення напруги.

Основною вимогою, що пред'являються до каскаду посилення, є відтворення форми вхідного сигналу на виході, т. Е. Його мінімальні нелінійні спотворення. Виконання цієї вимоги забезпечується подачею певних напружень і струмів на висновки підсилювального елемента. Транзистор під час очікування вхідного сигналу знаходиться в режимі мовчання, або спокою.

Електричному станом транзистора в режимі спокою відповідає певна точка на його вхідних і вихідних характеристиках, звана робочої точкою каскаду посилення. електричні параметри транзистора в робочій точці мають індекс «Р.Т», Так, електричний стан транзистора, включеного з ОЕ, характеризується струмами бази і колектора, а також напругою бази і колектора по відношенню до емітера.

Схема каскаду підсилення і графічне представлення його роботи при неправильно обраної робочої точці показані на рис. 4, а, б. У режимі спокою транзистор закритий, так як напруга на емітерний перехід. Отже, його струми і є рівними нулю. Напруга tнa колекторі транзистора, так як падіння напруги на резисторі навантаження.

Під дією вхідного сигналу робоча точка зміщується в межах його подвійний амплітуди. Більшу частину періоду напруги транзистор буде закритий і тільки протягом частини позитивного напівперіоду сигналу з'явиться струм бази. При цьому транзистор відкриється і його колекторний струм викличе напругу на резисторі навантаження, яке і буде посиленим вихідним сигналом, що істотно відрізняються, але формі від вхідного.

Для отримання вихідного сигналу з мінімальними нелінійними спотвореннями слід вибрати такий стан робочої точки, при якому кожному новому миттєвому значенню вхідного сигналу буде відповідати нове миттєве значення вихідного. Схема такого каскаду посилення і графічне представлення його роботи показані на рис. 5, а, 6. Напругою постійного зміщення. В робоча точка виводиться на середину прямолінійного ділянки вхідний характерістікітранзістора. У режимі спокою базовий струм транзистора, а колекторний, так як середнє значення даного транзистора дорівнює 50.

Колекторна ланцюг транзистора складається здвох ділянок: проміжку колектор - емітер і резісторанагрузкі між якими напруга колекторного джерела розподіляється наступним чином:

Для кращого використання транзистора напруга приймають рівним. Тоді при коллекторном напрузі. рівному 30 В, опір завантаження

.

При подачі на базу транзистора вхідного сигналу, амплітуда якого обмежена лінійним ділянкою вхідний характеристики (для отримання малих нелінійних спотворень робоча точка не повинна виходити за межі цієї ділянки), в ланцюгах бази і колектора з'являться змінні складові їх струмів, відповідно мають амплітуди і. При цьому амплітуда вихідного сигналу, а коефіцієнт посилення напруги

.

Таким чином, ми розглянули принцип побудови каскаду посилення.

3. Підсилювачі на лампах

На рис. 6 показана схема найпростішого лампового підсилювача. Керованої в ньому є анодная ланцюг, а керуючої - сіткова. При зміні напруги на сітці лампи пропорційно змінюється анодний струм, який створює на опорі навантаження пульсує напруга. Розділовий конденсатор пропускає на вихідні клеми тільки змінну складову анодного напруги. Підбираючи відповідні величини, і тип лампи, можна отримати на вихідних клемах змінну напругу, амплітуда якого буде у багато разів перевищувати величину.

Ламповий підсилювач підсилює не тільки напругу, але і потужність вхідного сигналу. Для управління анодним струмом потрібно тільки змінювати різницю потенціалів між сіткою і катодом. В цьому випадку в гратчастої ланцюга лампи протікає незначний струм і вхідні споживана потужність набагато менше, ніж корисна потужність, що виділяється в навантаженні.

Важливою умовою нормальної роботи підсилювача є суворе відповідність форми вихідного і вхідного сигналів. Анодний струм змінюється пропорційно сіткового напрузі тільки на прямолінійній ділянці лампової характеристики. Щоб анодний струм змінювався па прямолінійній ділянці і щоб ці зміни були найбільшими, початкове значення струму (струм спокою) має відповідати середині прямолінійної ділянки сіткової характеристики (рис. 7, а), Точка А на лампової характеристиці, яка визначає значення струму спокою, називається робочою. Положення робочої точки визначається величиною постійної напруги зміщення на сітці -. На рис, 7, а наведено графік, який ілюструє процес зміни анодного струму при подачі на вхід підсилювача змінного синусоїдального напруги з амплітудою. Режим роботи електронної лампи, при якій зміна анодного струму відбувається в межах прямолінійної частини лампової характеристики, називається режимом класу А. У режимі А анодний струм протікає протягом всього періоду зміни сіткової напруги. Цей режим характеризується малою величиною нелінійних спотворень, але є неекономічним (к. П. Д. Не більше 20-30%). Його зазвичай застосовують в попередніх підсилювачах низької частоти і в вихідних підсилювачах малої потужності (до 3-4 Вm). Для характеристики режимів посилення вводять поняття про кут відсічення. Кут відсічення - це половина тієї частини періоду, протягом якої через лампу протікає струм.

При виборі робочої точки на початку сіткової характеристики, анодний струм протікає протягом половини періоду (). Такий режим роботи лампи називається режимом В (рис. 7, б ). В даному режимі виникають великі нелінійні спотворення, но к. П. Д. Досягає 60-65%.

Проміжний режим, при якому, називається режимом АВ (рис. 7, в). Режим, при якому кут відсічення, називається режимом С (рис. 7, г). Режими В, АВ і С застосовуються в двотактних підсилювачах потужності низької частоти.

До буквах, що позначає режим, ставляться індекси: 1 - при відсутності сіткових струмів, 2 - при роботі з сітковими струмами. Наприклад:.

Анодна напруга лампи підсилювача дорівнює різниці між напругою джерела і падінням напруги на опорі:

Зміна напруги на сітці викликає пропорційну зміну анодного струму, що в свою чергу викликає зміна анодного напруги. Зі збільшенням сіткового напруги зростає величина струму, а анодна напруга зменшується. Отже, сіткове і анодное напруги змінюються в протифазі і вихідний сигнал зрушать щодо вхідного по фазі на кут 180 °.

Динамічну анодний, або навантажувальну, характеристику підсилювальної лампи будують таким чином. На осях координат сімейства статіческіханодних характеристик позначаються дві точки А і В (рис. 8). Точка А відповідає анодному напрузі при; точка В - анодному току при

Мал. 8. Побудова динамічної анодної характеристики.

Пряма лінія, що з'єднує точки А і В, і буде динамічною характеристикою.

Робоча точка С розташована на статичній характеристиці, знятої при сітковому напрузі, і відповідає анодному напрузі . Кут нахилу динамічної характеристики

Для кількісного аналізу підсилюючих схем часто електронну лампу замінюють еквівалентним генератором.

Генератором напруги називають такий генератор, у якого величина виробляється напруги не залежить від споживаного струму. До реальних генераторів напруги відносяться такі, у яких внутрішній опір набагато менше опору навантаження.

У ідеального джерела струму величина споживаного струму не повинна залежати від опору навантаження, підключеного до його затискачів. До реальних генераторів струму відносяться такі, у яких внутрішній опір набагато перевищує опір навантаження. Якщо джерело змінної напруги з амплітудою включити безпосередньо в анодний ланцюг підсилювача (замість лампи), то що виник змінний струм буде набагато менше, ніж діюча величина змінної складової анодного струму. Для отримання струму з амплітудою необхідно збільшити напругу джерела в стільки разів, у скільки зміна сіткового напруги сильніше впливає на анодний струм, ніж зміна анодного напруги, т. Е. В раз. Тому істочнікнапряженія повинен виробляти е. д. з, рівну. Внутрішній опір лампи враховується включенням в еквівалентну схему опору, рівного.

На рис. 9 показана еквівалентна схема анодному ланцюзі підсилювача (рис. 6), що враховує дію тільки змінних складових напруг і струмів, тому в неї не включений джерело постійного анодного напруги. У розглянутій схемі загальним електродом лампи для анодної і сіткової ланцюгів є катод, тому вона називається схемою підсилювача з загальним катодом.

Включивши джерело вхідного сигналу в розрив катодного провідника, можна отримати схему з загальною сіткою (рис. 10, а).

В підсилювачі із загальним анодом (катодному повторителе) навантажувальний опір включено в катодний ланцюг лампи (рис. 10, б).

4.Усілітелі на транзисторах

У транзисторному підсилювачі керованої є колекторна ланцюг, а керуючої - базова.

На рис. 11 показана схема найпростішого підсилювача на транзисторі типу р-п-р. У колекторної ланцюга транзистора є джерело живлення, опір навантаження і розділовий конденсатор.

У базову ланцюг включені два джерела: джерело змінної напруги з амплітудою і джерело постійної напруги зміщення Призначення джерела зсуву в транзисторному підсилювачі відрізняється від аналогічного джерела в ламповому підсилювачі. При струмі бази в колекторної ланцюга транзистора протікає настільки незначний струм, що практично транзистор можна вважати замкненим. Якби в базовій ланцюга був відсутній джерело зміщення, то в позитивні напівперіоди вхідної напруги транзистор замикався б (режим В) і виникали великі нелінійні спотворення. Полярність напруги зсуву така, що воно відмикає транзистор, т. Е. Служить для створення початкового колекторного струму, що необхідно для режиму А.Напряженіе змінюється пропорційно вхідному сигналу і в колекторної ланцюга відбувається пропорційне зміна струму. Струм створює на опорі пульсує напруга. Розділовий конденсатор пропускає на вихідні клеми тільки змінну складову колекторного напруги. Підбираючи відповідні величини, і тип транзистора, можна отримати на вихідних клемах підсилювача змінна напруга, у багато разів перевищує амплітуду.

Так як емітерний перехід транзистора при роботі підсилювача завжди відкритий, то у вхідному ланцюзі протікає струм і, отже, джерело вхідної напруги завжди витрачає потужність. При одночасному впливі на ділянку база - емітер двох напруг і в ланцюзі бази протікає пульсуючий струм. Постійну складову створює джерело зміщення, а змінну - джерело вхідної напруги. Потужність, споживана від джерела вхідного сигналу,, де і амплітудні значення струму і напруги в ланцюзі бази.

Корисна потужність, що виділяється в колекторному опорі навантаження підсилювача,, де і амплітудні значення змінних складових колекторного струму і напруги.

Коефіцієнт посилення по потужності

;

коефіцієнт посилення по напрузі; коефіцієнт посилення по току. отже,

А ,

де - еквівалентний опір навантаження в ланцюзі колектора; - опір ділянки база - емітер транзистора.

З урахуванням цих виразів коефіцієнт посилення за проектною потужністю

.

В сучасних підсилювачах величина досягає великих значень (сотні і тисячі).

5. Інтегральні підсилювачі

В даний час випускаються такі підсилювачі інтегрального виконання: високою (УВ), проміжної (УР) і звуковий (УН) частоти; широкосмугові (КК); імпульсних сигналів (УІ); повторювачі (УЕ); счітиваніяі відтворення (ВУЛ); індикації (УМ); постійного струму (УТ); операційні (УД); диференціальні (УС); інші (УП).

Використання підсилювачів інтегрального виконання покращує параметри радіоапаратури, особливо її надійність, полегшує регулювання апаратури, зменшує її енергоспоживання, габарити і масу. Розглянемо як приклад інтегральну мікросхему К174УН7 (підсилювач потужності звукової частоти).

Типова схема включення інтегральної мікросхеми К174УН7 показана на рис. 12, а. Вхідний сигнал надходить на висновок 8 мікросхеми з движка потенціометра регулятора гучності, а навантаження підключається до висновку 12 через розділовий конденсатор, що запобігає потраплянню в неї постійної напруги. Коригувальна ланцюг, забезпечує передачу сигналу ООСсвихода підсилювача на його вхід, а ланцюг,,, служить для корекції АЧХ частотозавісімойООСс виходу підсилювача на вхід одного з його проміжних каскадів. Підсилювач мощностізвуковой частоти на мікросхемі К174УН7імеет коефіцієнт нелінійних спотворень, завісящійот вихідної потужності (рис. 3, б). При нерівномірності амплітудно-частотної характеристики не більше 3 дБ смуга пропускання підсилювача равнаот 40 Гц до 20 кГц; напруга джерела живлення +18 В.

6. Експериментальне виготовлення підсилювача

УНЧ. Як багато в цій абревіатурі для серця радіоаматора злилося. Кожен, хто коли-небудь займався радіотехнікою і електронікою, збирав разлічниеусілітелі низької частоти. Прості і складні, малопотужні і потужні. Зараз, з развітіемінтегральнихмікросхем, стало все набагато простіше. Підсилювачі не містять якихось унікальних радіодеталей. Одна мікросхема, яка, власне, і є вже готовийусілітель потужності низької частоти, і схема, практично, зібрана. Як правило, вихідна потужність таких підсилювачів і якість відтворення на висоті.

Моя дослідницька робота базується на практичному виготовленні УНЧ на інтегральної мікросхемі К174УН14, що є засвоєнням практичних знань і навичок в макетування радіоапаратури.

Мікросхема К174УН14 (TDA2003) призначена для роботи при напрузі джерела живлення 8-18 В і опорі навантаження не менше 2 Ом. При цьому досягається рівномірне посилення сигналу в смузі частот 30 Гц - 20 кГц, а струм спокою становить 40-60 мА. Чутливість підсилювача - близько 50 мВ. Мікросхема забезпечена власним теплоотводом, допускає роботу з вихідною потужністю не більше 2 Вт. Для отримання більшої потужності обов'язково потрібна установка додаткового пластинчастого або ребристого або голчастого радіатора.Коеффіціент посилення в усій смузі відтворюваних частот стабілізовано за рахунок наявності на виході підсилювача подільника напруги сигналу 1: 100 і подачею з нього напруги негативного зворотного зв'язку на інверсний вхід підсилювача.

Розглянемо поетапне виготовлення мого підсилювача:

1. Знаходжу схему підсилювача в довіднику «Мікросхеми для побутової радіоапаратури».

2. Вирізання на текстолітової пластині доріжки. Свердління отворів.

3. Лудить.

4. Монтаж елементів на друковану плату.

5. Підготовка корпусу. Установка друкованої плати в корпус. Корпус використаний від старих електронних годинників.

Повністю готовий підсилювач.

Ці фотографії викладені на моєму сайті радіоаматори за адресою http://radiolubiteli.net.ru/ і в групі радіоаматори вконтакте (http://vkontakte.ru/club12879376), де я постійно спілкуюся і ділюся своїм невеликим досвідом.

висновок

Таким чином, мною розглянуто і вивчено принцип роботи підсилювача звукових частот.

Завдання, поставлені мною на початку дослідницької роботи:

1. Розглянути класифікацію і основні параметри підсилювача.

2. Розглянути принцип побудови каскаду посилення.

3. Розглянути структурні схеми лампового підсилювача.

4. Розглянути структурні схеми підсилювача на транзисторах.

5. Розглянути структурні схеми інтегрального підсилювача.

6. Описати виготовлення УНЧ на своїй практиці. ВИКОНАНІ

У нашому сучасному світі підсилювач звукової частоти можна зустріти у всій сучасній і навіть несучасної техніки: в телевізорах, музичних центрах, радіоприймачах, радіопередавачах, радіотрансляційних мережах, телефонах, мобільних телефонах, автомагнітолах і т. Д. Для мене обрана тема виявилася досить цікавою і захоплюючою , що я і довів на прикладі власного виробництва блока.

Список літератури

1. Важенін В.Г. Дослідження підсилювальних каскадів при різних схемах включення транзистора. Єкатеринбург: УГТУ-УПІ, 2000..

2. Гурлев Д.С. Довідник по електронних приладів, Київ 1979 р

3. Доброневскій О.В. Довідник з радіоелектроніки, Кіев1971 р

4. Інтегральні схеми: Операційні підсилювачі: Довідник. Том 1. - М .: Физматлит, 1993.

5. Колонтаївський Ю.Ф. Радіоелектроніка, Москва тисячі дев'ятсот вісімдесят вісім.

6. Новоченко І.В., В.М. Пєтухов. Мікросхеми для побутової радіоапаратури, Москва 1989 р

7. Проектування підсилюючих пристроїв: Навчальний посібник під ред. М.В. Терпугова. М .: Вища школа, 1982.

8. Довідник радіоаматора-конструктора / за редакцією Н.І. Чистякова Москва +1983.

9. Шкрітек П. Довідник з звуковий схемотехніці: Пер. з нім. М .: Мир, 1991.

10. http://radiolubiteli.net.ru/

11. http://www.radiokot.ru/

12. http://www.cxem.net/

13. http://www.radiomexanik.spb.ru/

Завдяки торговельним мережам та інтернет магазинах різноманітність пропонованої до продажу аудіоапаратури зашкалює за всі розумні межі. Яким чином вибрати апарат, що задовольняє вашим потребам до якості, істотно не переплативши?

Якщо ви не аудіофіла і підбір апаратури не є для вас сенсом життя, то найпростіший шлях - впевнено орієнтуватися в технічні характеристики звукопідсилювальної апаратури та навчитися отримувати корисну інформацію між рядків паспортів і інструкцій, критично ставлячись до щедрим обіцянкам. Якщо ви не відчуваєте різниці між dB і dBm, номінальну потужність не відрізняється від PMPO і бажаєте нарешті дізнатися, що таке THD, також зможете знайти цікаве під катом.

Я сподіваюся що матеріали даної статті будуть корисні для розуміння наступної, яка має набагато складнішу тему - «Перехресні спотворення і зворотний зв'язок, як один з їх джерел».

Коефіціент посилення. Навіщо нам логарифми і що таке децибели?

Одним з основних параметрів підсилювача є коефіцієнт посилення - відношення вихідного параметра підсилювача до вхідного. Залежно від функціонального призначення підсилювача розрізняють коефіцієнти підсилення по напрузі, струму або потужності:

Коефіцієнт посилення по напрузі

Коефіцієнт посилення по струму

Коефіцієнт посилення по потужності

Коефіцієнт посилення УНЧ може бути дуже великим, ще більшими значеннями виражаються посилення операційних підсилювачів і радіотракт різної апаратури. Цифрами з великою кількістю нулів не дуже зручно оперувати, ще складніше відображати на графіку різного роду залежності мають величини, що відрізняються між собою в тисячу і більше разів. Зручний вихід з положення - уявлення величин в логарифмічному масштабі. В акустиці це подвійно зручно, оскільки вухо має чутливість близьку до логарифмічною.

Тому коефіцієнт посилення часто висловлюють в логарифмічних одиницях - децибелах (російське позначення: дБ; міжнародне: dB)

Спочатку дБ використовувався для оцінки відносини потужностей, тому величина, виражена в дБ, передбачає логарифм відносини двох потужностей, а коефіцієнт посилення за проектною потужністю обчислюється за формулою:

Трохи іншим чином йде справа з «неенергетичних» величинами. Для прикладу візьмемо струм і висловимо через нього потужність, скориставшись законом Ома:

Тоді величина виражена в децибелах через струм буде дорівнює наступного виразу:

Аналогічно і для напруги. В результаті отримуємо такі формули для обчислення коефіцієнтів посилення:

Коефіцієнт посилення по струму в дБ:

Коефіцієнт посилення по напрузі в дБ:

Гучність звуку. Чим відрізняються dB від dBm?

В акустиці «рівень інтенсивності» або просто гучність звуку L теж вимірюють в децибелах, при цьому даний параметр є не абсолютним, а відносним! Все тому, що порівняння ведеться з мінімальним порогом чутності людським вухом звуку гармонійного коливання - амплітудою звукового тиску 20 мкПа. Оскільки інтенсивність звуку пропорційна квадрату звукового тиску можна написати:

де не ток, а інтенсивність звукового тиску звуку з частотою 1 кГц, який приблизно відповідає порогу чутності звуку людиною.

Таким чином, коли говорять, що гучність звуку дорівнює 20 дБ, це означає, що інтенсивність звукової хвилі в 100 разів перевищує поріг чутності звуку людиною.

Крім цього, в радіотехніці надзвичайно поширена абсолютна величина вимірювання потужності dBm (Російське дБм), яка вимірюється щодо потужності в 1 мВт. Потужність визначається на номінальному навантаженні (для професійної техніки - зазвичай 10 кОм для частот менше 10 МГц, для радіочастотної техніки - 50 Ом або 75 Ом). Наприклад, «вихідна потужність підсилювального каскаду становить 13 дБм »(тобто потужність, що виділяється на номінальній для цього підсилювального каскаду навантаженні, становить приблизно 20 мВт).

Розділяй і володарюй - розкладаємо сигнал в спектр.

Пора переходити до більш складної теми - оцінці спотворень сигналу. Для початку доведеться зробити невеликий вступ і поговорити про спектрах. Справа в тому, що в звукотехніці і не тільки прийнято оперувати сигналами синусоїдальної форми. Вони часто зустрічаються в навколишньому світі, оскільки величезна кількість звуків створюють коливання тих чи інших предметів. Крім того, будова слухової системи людини відмінно пристосоване для сприйняття синусоїдальних коливань.

Будь-яке синусоїдальне коливання можна описати формулою:

де довжина вектора, амплітуда коливань, - початковий кут (фаза) вектора в нульовий момент часу, - кутова швидкість, яка дорівнює:

Важливо, що за допомогою суми синусоїдальних сигналів з різною амплітудою, частотою і фазою, можна описати періодично повторювані сигнали будь-якої форми. Сигнали, частоти яких відрізняються від основної в ціле число раз, називаються гармоніками вихідної частоти. Для сигналу з базовою частотою f, сигнали з частотами

будуть парними гармоніками, а сигнали
непарними гармоніками

Давайте для наочності зобразимо графік пилообразного сигналу.

Для точного уявлення його через гармоніки буде потрібно нескінченне число членів. На практиці для аналізу сигналів використовують обмежену кількість гармонік з найбільшою амплітудою. Наочно подивитися процес побудови пилообразного сигналу з гармонік можна на малюнку нижче.

А ось як формується меандр, з точністю до п'ятдесятої гармоніки ...

Детальніше про гармониках можна почитати в чудовій статті користувача, а нам пора переходити нарешті до спотворень.

Найбільш простим методом оцінки спотворень сигналів є подача на вхід підсилювача одного або суми декількох гармонійних сигналів і аналіз спостерігаються гармонійних сигналів на виході.

Якщо на виході підсилювача присутні сигнали тих же гармонік, що і на вході, спотворення вважаються лінійними, тому-що вони зводяться до зміни амплітуди і фази вхідного сигналу.

Нелінійні спотворення додають в сигнал нові гармоніки, що призводить до спотворення форми вхідних сигналів.

Лінійні спотворення і смуга пропускання.

Коефіціент посилення До ідеального підсилювача не залежить від частоти, але в реальному житті це далеко не так. Залежність амплітуди від частоти називають амплітудно частотної характеристикою - АЧХ і часто зображують у вигляді графіка, де по вертикалі відкладають коефіцієнт посилення по напрузі, а по горизонталі частоту. Зобразимо на графіку АЧХ типового підсилювача.

Знімають АЧХ, послідовно подаючи на вхід підсилювача сигнали різних частот певного рівня і вимірюючи рівень сигналу на виході.

Діапазон частот ΔF, В межах якого потужність підсилювача зменшується не більше, ніж в два рази від максимального значення, називають смугою пропускання підсилювача.

Однак, на графіку зазвичай відкладають коефіцієнт посилення по напрузі, а не по потужності. Якщо позначити максимальний коефіцієнт посилення по напрузі, як, то в межах смуги пропускання коефіцієнт не повинен опускатися нижче ніж:

Значення частоти і рівня сигналів, з якими працює УНЧ, можуть змінюватися дуже істотно, тому АЧХ зазвичай будують в логарифмічних координатах, іноді його називають при цьому ЛАЧХ.

Коефіцієнт посилення підсилювача висловлюють в децибелах, а по осі абсцис відкладають частоти через декаду(Інтервал частот відрізняються між собою в десять разів). Чи не правда так графік виглядає не тільки симпатичніше, але і інформативніше?

Підсилювач не тільки нерівномірно підсилює сигнали різних частот, але ще й зрушує фазу сигналу на різні значення, залежно від його частоти. Цю залежність відбиває фазочастотная характеристика підсилювача.

При посиленні коливань тільки однієї частоти, це начебто не страшно, але ось для більш складних сигналів призводить до суттєвих перекручень форми, хоча і не породжує нових гармонік. На зображенні знизу показано як спотворюється двочастотний сигнал.

Нелінійні спотворення. КНІ, КГИ, THD.

Нелінійні спотворення додають в сигнал раніше не існували гармоніки і, в результаті, змінюють вихідну форму сигналу. Мабуть найбільш наочним прикладом таких викривлень може служити обмеження синусоїдального сигналу по амплітуді, зображене нижче.

На лівому графіку показані спотворення, викликані наявністю додаткової парному гармоніки сигналу - обмеження амплітуди однієї з полуволн сигналу. Вихідний синусоїдальний сигнал має номер 1, коливання другої гармоніки 2, а отриманий спотворений сигнал 3. На правому малюнку показаний результат дії третьої гармоніки - сигнал «обрізаний» c двох сторін.

За часів СРСР нелінійні спотворення підсилювача було прийнято висловлювати за допомогою коефіцієнта гармонійних спотворень КГИ. Визначався він у такий спосіб - на вхід підсилювача подавався сигнал певної частоти, зазвичай 1000 Гц. Потім проводилося обчислення рівня всіх гармонік сигналу на виході. За КГИ брали відношення середньоквадратичної напруги суми вищих гармонік сигналу, крім першої, до напруги першої гармоніки - тієї самої, частота якої дорівнює частоті вхідного синусоїдального сигналу.

Аналогічний зарубіжний параметр іменується як - total harmonic distortion for fundamental frequency.

Коефіцієнт гармонійних спотворень (КДІ або)

Така методика буде працювати тільки в тому випадку, якщо вхідний сигнал буде ідеальним і містити лише основну гармоніку. Ця умова вдається виконати не завжди, тому в сучасній міжнародній практиці набагато більшого поширення отримав інший параметр оцінки ступеня нелінійних спотворень - КНІ.

Зарубіжний аналог - total harmonic distortion for root mean square.

Коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС або)

КНІ - величина дорівнює відношенню середньоквадратичної суми спектральних компонент вихідного сигналу, відсутніх в спектрі вхідного сигналу, до середньоквадратичної суми всіх спектральних компонент вхідного сигналу.

Як КНІ, так і КГИ відносні величини, які вимірюються у відсотках.

Величини цих параметрів пов'язані співвідношенням:

Для сигналів простої форми величина спотворень може бути обчислена аналітично. Нижче наведені значення КНІ для найбільш поширених в аудіотехніки сигналів (значення КГИ зазначено в дужках).

0% (0%) - форма сигналу являє собою ідеальну синусоїду.
3% (3%) - форма сигналу відрізняється від синусоїдальної, але спотворення непомітні на око.
5% (5%) - відхилення форми сигналу від синусоїдальної помітною на око по осциллограмме.
10% (10%) - стандартний рівень спотворень, при якому вважають реальну потужність (RMS) УМЗЧ, помітний на слух.
12% (12%) - ідеально симетричний трикутний сигнал.
21% (22%) - «типовий» сигнал трапецеидальной або ступінчастою форми.
43% (48%) - ідеально симетричний прямокутний сигнал (меандр).
63% (80%) - ідеальний пилкоподібний сигнал.

Ще років двадцять тому для вимірювання гармонійних спотворень низькочастотного тракту використовувалися складні дорогі прилади. Один з них СК6-13 зображений на малюнку нижче.

Сьогодні з цим завданням набагато краще справляється зовнішня комп'ютерна аудіокарта з комплектом спеціалізованого ПЗ, загальною вартістю не перевищують 500USD.

Спектр сигналу на вході звукової карти при тестуванні підсилювача низької частоти.

Амплітудна характеристика. Зовсім коротко про шуми і перешкоди.

Залежність вихідної напруги підсилювача від його вхідного, при фіксованій частоті сигналу (зазвичай 1000Гц), називається амплітудною характеристикою.

амплітудна характеристика ідеального підсилювача вдає із себе пряму, що проходить через початок координат, оскільки коефіцієнт його посилення є постійною величиною при будь-яких вхідних напругах.

На амплітудної характеристиці реального підсилювача є, як мінімум, три різних ділянки. У нижній частині вона не доходить до нуля, так як підсилювач має власні шуми, які стають на малих рівнях гучності порівнянні з амплітудою корисного сигналу.

У середній частині (АВ) амплітудна характеристика близька до лінійної. Це робочий ділянку, в його межах спотворення форми сигналу буде мінімальним.

У верхній частині графіка амплітудна характеристика також має вигин, який обумовлений обмеженням по вихідний потужності підсилювача.

Якщо амплітуда вхідного сигналу така, що робота підсилювача йде на вигнутих ділянках, то в вихідному сигналі з'являються нелінійні спотворення. Чим більше нелінійність, тим сильніше спотворюється синусоїдальна напруга сигналу, тобто на виході підсилювача з'являються нові коливання (вищі гармоніки).

Шуми в підсилювачах бувають різних видів і викликаються різними причинами.

Білий шум

Білий шум - це сигнал з рівномірною спектральною щільністю на всіх частотах. В межах робочого діапазону частот підсилювачів низької частоти прикладом такого шуму можна вважати теплової, викликаний хаотичним рухом електронів. Спектр цього шуму рівномірний в дуже широкому діапазоні частот.

рожевий шум

Рожевий шум відомий також як миготливий (мерехтіння шум). Спектральна щільність потужності рожевого шуму пропорційна відношенню 1 / f (щільність обернено пропорційна частоті), тобто він є рівномірно убутним в логарифмічною шкалою частот. Рожевий шум генерується як пасивними так і активними електронними компонентами, про природу його походження до цих пір сперечаються вчені.

Фон від зовнішніх джерел

Одна з основних причин шуму - фон наводиться від сторонніх джерел, наприклад від мережі змінного струму 50 Гц. Він має основну гармоніку в 50 Гц і кратні їй.

самозбудження

Самозбудження окремих каскадів підсилювача здатне генерувати шуми, як правило певної частоти.

Стандарти вихідної потужності УНЧ і акустики

номінальна потужність

західний аналог RMS (Root Mean Squared - середньоквадратичне значення) У СРСР визначалася ГОСТом 23262-88 як усереднене значення електричної потужності синусоїдального сигналу з частотою 1000 Гц, яке викликає нелінійні спотворення сигналу, що не перевищують заданий значення КНС (THD). Вказується як у АС, так і у підсилювачів. Зазвичай зазначена потужність підганялася під вимоги ГОСТ до класу складності виконання, при найкращому поєднанні вимірюваних характеристик. Для різних класів пристроїв КНІ може варіюватися дуже істотно, від 1 до 10 відсотків. Може виявитися так, що система заявлена \u200b\u200bв 20 Ватт на канал, але вимірювання проведені при 10% КНІ. В результаті слухати акустику на даній потужності неможливо. акустичні системи здатні відтворювати сигнал на RMS-потужності довгий час.

Паспортна шумова потужність

Іноді ще називають синусоїдальної. Найближчий західний аналог DIN - електрична потужність, обмежена виключно тепловими та механічними пошкодженнями (Наприклад: сповзання витків звукової котушки від перегріву, вигорання провідників в місцях перегину або спайки, обрив гнучких проводів і т.п.) при підведенні рожевого шуму через коригувальну ланцюг протягом 100 годин. Зазвичай DIN в 2-3 рази вище RMS.

Максимальна короткочасна потужність

західний аналог PMPO (Peak Music Power Output - пікова вихідна музична потужність). - електрична потужність, яку гучномовці АС витримують без пошкоджень (перевіряється по відсутності деренчання) протягом короткого проміжку часу. В якості випробувального сигналу використовується рожевий шум. Сигнал подається на АС протягом 2 сек. Випробування проводяться 60 разів з інтервалом в 1 хвилину. Даний вид потужності дає можливість судити про короткочасні перевантаженнях, які може витримати гучномовець АС в ситуаціях, що виникають в процесі експлуатації. Зазвичай в 10-20 разів вище DIN. Яка користь від того, чи впізнає людей про те, що його система можливо перенесе коротенький, менше секунди, синус низької частоти з великою потужністю? Проте, виробники дуже люблять наводити саме цей параметр на упаковках і наклейках своєї продукції ... Величезні цифри даного параметра часто засновані виключно на бурхливій фантазії маркетингового відділу виробників, і тут китайці безсумнівно попереду планети всієї.

Максимальна довготривала потужність

Це електрична потужність, яку витримують гучномовці АС без пошкоджень протягом 1 хв. Випробування повторюють 10 разів з інтервалом 2 хвилини. Випробувальний сигнал той же.
Максимальна довготривала потужність визначається порушенням теплової міцності гучномовців АС (сповзанням витків звукової котушки і ін.).

Практика - найкращий критерій істини. Розборки з аудіоцентром

Спробуємо застосувати наші знання на практиці. Заглянемо в один дуже відомий інтернет магазин і пошукаємо там виріб ще більш відомої фірми з Країни Вранішнього Сонця.

Ага - ось музичний центр футуристичного дизайну продається всього за 10 000 руб. по черговій акції:

З опису дізнаємося, що апарат оснащений не тільки потужними колонками, а й сабвуфером.

"Він забезпечує чудову чистоту звучання при виборі будь-якого рівня гучності. Крім того, така конфігурація допомагає зробити звук насиченим і об'ємним. "

Захоплююче, мабуть варто подивитися на параметри. "Центр містить дві фронтальні колонки, кожна потужністю по 235 Ватт, і активний сабвуфер з потужністю 230 Ватт." При цьому розміри перших всього 31 * 23 * 21 см.

Так це ж Соловей розбійник який то, причому і за силою голосу і за розмірами. У далекому 96 році на цьому я б свої дослідження і зупинив, а в подальшому, дивлячись на свої S90 і слухаючи саморобний агеевские підсилювач, бурхливо б обговорював з друзями, наскільки відстала від японської наша радянська промисловість - років на 50 або все таки назавжди. Але сьогодні з доступністю японської техніки все набагато краще і впали багато міфів з нею пов'язані, тому перед покупкою постараємося знайти більш об'єктивні дані про якість звуку. На сайті про це ні слова. Хто б сумнівався! Зате є інструкція з експлуатації в форматі pdf.

Cкачіваем і продовжуємо пошуки. Серед надзвичайно цінної інформації про те, що "ліцензія на технологію звуковий кодування була отримана від Thompson" і яким кінцем вставляти батарейки з працею, але вдається таки знайти щось, що нагадує технічні характеристики. Дуже скупа інформація захована в надрах документа, ближче до кінця.

Наводжу її дослівно, у вигляді скріншоту, оскільки, починаючи з цього моменту, у мене стали виникати серйозні питання, як до наведених цифр не дивлячись на те, що вони підтверджені сертифікатом відповідності, так і до їх інтерпретації.

Справа в тому, що трохи нижче було написано, що споживана від мережі змінного струму потужність першої системи складає 90 ват, а другий взагалі 75. Хм.

Винайдено вічний двигун третього роду? А може в корпусі музичного центру ховаються акумулятори? Та не схоже - заявлений вага апарату без акустики всього три кіло. Тоді, як же споживаючи 90 ват від мережі, можна отримати на виході 700 загадкових ват (для довідок) або хоча б жалюгідних, але цілком відчутних 120 номінальних. Адже при цьому підсилювач повинен володіти ККД близько 150 відсотків, навіть з відключеним сабвуфером! Але на практиці цей параметр рідко перевищує планку в 75.

Спробуємо застосувати отриману зі статті інформацію на практиці

Заявлена \u200b\u200bпотужність для довідки 235 + 235 + 230 \u003d 700 - це явно PMPO. З номінальною ясності багато менше. Судячи з визначенням це номінальна потужність, Але не може вона бути 60 + 60 тільки для двох основних каналів, без урахування сабвуфера, при номінальній потужності споживання в 90 ват. Це все більше нагадує вже не маркетингову хитрість, а відверту брехню. Судячи по габаритах і негласним правилом, співвідношення RMS і PMPO, реальна номінальна потужність цього центру повинна становити 12-15 ват на канал, а загальна НЕ перевищувати 45. Виникає закономірне питання - як можна довіряти паспортними даними тайваньських і китайських виробників, коли навіть відома японська фірма таке собі дозволяє?

Купувати такий апарат чи ні - рішення залежить від вас. Якщо для того, щоб ставити вранці на вуха сусідів по дачі - так. В іншому випадку, без попереднього прослуховування декількох музичних композицій в різних жанрах, я б не рекомендував.

Курсовий проект містить 37 аркуша, 23 ілюстрації, 1 таблицю.

Мета: - поглибити знання студентів по курсам, пов'язаним з темою курсового проекту;

Прищепити навички самостійної роботи з технічною літературою;

Навчити складати, розраховувати і аналізувати електронні схеми;

Навчити грамотно оформляти технічну документацію.

У курсовому проекті міститься короткий опис підсилювачів низької частоти, їх класифікація, застосування, основні технічні рішення. Також розроблена структурна і електрична принципова схема підсилювача, і зроблено її розрахунок.

ПІДСИЛЮВАЧ, ТРАНЗИСТОР, ВХІДНІ ХАРАКТЕРИСТИКА,

НЕЛІНІЙНІ СПОТВОРЕННЯ, ВИХІДНИЙ КАСКАД

1. Введення ......................................................... .. 3

2. Основна частина

2.1 Аналітичний огляд ................................. 5

2.2 Складання структурної схеми підсилювача ...... 9

2.3 Розробка електричної принципової

схеми підсилювача ................................................... .. 11

2.4 Електричний розрахунок ............................... ......... 14

2.5 Аналіз спроектованого підсилювача ............. ...... ... 29

3. Висновок ............................................................ ... 30

4. Перелік посилань ...................................................... .. 31

5. Додаток ............................................................ .. 32

1. Введення

характерною особливістю сучасних електронних підсилювачів є виняткове різноманіття схем, за якими вони можуть бути побудовані.

Підсилювачі розрізняються за характером підсилюються сигналів: підсилювачі гармонійних сигналів, імпульсні підсилювачі і т. Д. Також вони розрізняються по призначення, числу каскадів, роду електроживлення та іншими показниками.

Однак одним з найбільш істотних класифікаційних ознак є діапазон частот електричних сигналів, в межах якого даний підсилювач може задовільно працювати. За цією ознакою розрізняють такі основні типи підсилювачів:

Підсилювачі низької частоти, призначені для посилення безперервних періодичних сигналів, частотний діапазон яких лежить в межах від десятків герц до десятків кілогерц. Характерною особливістю УНЧ є те, що ставлення верхньої посилюваної частоти до нижньої велика і зазвичай становить не менше кількох десятків.

Підсилювачі постійного струму - підсилюють електричні сигнали в діапазоні частот від нуля до вищої робочої частоти. Вони дозволяють посилювати як змінні складові сигналу, так і його постійну складову.

Виборчі підсилювачі - підсилюють сигнали в дуже вузькій смузі частот. Для них характерна невелика величина відносини верхньої частоти до нижньої. Ці підсилювачі можуть використовуватися як на низьких, так і на високих частотах і виступають в якості своєрідних частотних фільтрів, що дозволяють виділити заданий діапазон частот електричних коливань. Вузька смуга частотного діапазону в багатьох випадках забезпечується застосуванням в якості навантаження таких підсилювачів коливального контуру. У зв'язку з цим виборчі підсилювачі часто називають резонансними.

Широкосмугові підсилювачі, що підсилюють дуже широку смугу частот. Ці підсилювачі призначені для посилення сигналів в пристроях імпульсної зв'язку, радіолокації і телебачення. часто широкосмугові підсилювачі називають відеопідсилювачів. Крім свого основного призначення, ці підсилювачі використовуються в пристроях автоматики і обчислювальної техніки.

2.1 Аналітичний огляд

сучасні підсилювачі низької частоти виконуються переважно на біполярних і польових транзисторах в дискретному або інтегральному виконанні, причому підсилювачі в мікроісполненіі відрізняються від своїх дискретних аналогів, головним чином, конструктивно-технічними особливостями.

Як джерело вхідного сигналу в підсилювачах низької частоти можуть входити мікрофон, звукознімач, попередній підсилювач. Більшість з джерел вхідного сигналу розвивають дуже низька напруга. Подавати його безпосередньо на каскад посилення потужності втрачає сенс, т. К. При слабкому управляючому напрузі неможливо отримати значних змін вихідного струму, а отже, вихідної потужності. Тому до складу структурної схеми підсилювача, крім вихідного каскаду, що віддає необхідну потужність, входять і каскади попереднього підсилення.

Ці каскади прийнято класифікувати за характером опору навантаження в вихідний ланцюга транзистора. Найбільше застосування отримали резистивні підсилювальні каскади, опором навантаження яких служить резистор. Як навантаження транзистора може бути використаний і трансформатор. Такі каскади називають трансформаторними. Однак в слідстві великий вартості, значних розмірів і маси трансформатора, а також через нерівномірність амплітудно-частотних характеристик трансформаторні каскади попереднього посилення застосовуються досить рідко.

У каскадах попереднього посилення на біполярних транзисторах частіше інших використовується схема з загальним емітером, яка має високий коефіцієнт посилення по напрузі і потужності, порівняно великим вхідним опором і допускає використання одного загального джерела живлення для ланцюгів емітера і колектора.

найпростіша схема резистивного підсилювального каскаду з загальним емітером і живленням від одного джерела показана на рис 1.

Малюнок 1

Дана схема отримала назву схеми з фіксованим базовим струмом. Зсув фіксованим струмом бази відрізняється мінімальним числом деталей і малим споживанням струму від джерела живлення. Крім того, порівняно великий опір резистора R б практично не впливає на величину вхідного опору каскаду. Однак цей спосіб усунення придатний лише тоді, коли каскад працює при малих коливаннях температури транзистора. Крім того, великий розкид і нестабільність параметрів b навіть у однотипних транзисторів роблять режим роботи каскаду нестійким при зміні транзистора, а також з плином часу.

Більш ефективною є схема з фіксованою напругою зміщення на базі, представлена \u200b\u200bна рис 2.

У цій схемі резистори і підключені паралельно джерелу живлення Е к становлять дільник напруги. Дільник, утворений резисторами і повинен володіти досить великим опором, інакше вхідний опір каскаду виявиться малим.

При побудові схем транзисторних підсилювачів доводиться вживати заходів для стабілізації становища робочої точки на характеристиках. Основний дестабілізуючий фактор - вплив температури. існують

малюнок 2

різні способи термостабілізації режиму роботи транзисторних каскадів. Найбільш поширені з них реалізуються за допомогою схем, показаних на рис 3-5.

Малюнок 3 - c терморезистором

Малюнок 4 - з діодом

Малюнок 5 - з ланцюжком емітерний стабілізації RеСе

У схемі на рис 3 терморезистор з негативним температурним коефіцієнтом опору включений в базову ланцюг таким чином, що при підвищенні температури відбувається зменшення негативного напруги на базі за рахунок зменшення опору терморезистора. При цьому відбувається зменшення струму бази, а отже, і струму колектора.

Одна з можливих схем термостабілізації за допомогою напівпровідникового діода показана на рис 4. У цій схемі діод включений у зворотному напрямку, а температурна характеристика зворотного струму діода повинна бути аналогічна температурної характеристиці зворотного струму колектора транзистора. При зміні транзистора стабільність погіршується через розкиду величини зворотного струму колектора.

Найбільшого поширення набула схема термостабілізації режиму, показана на рис 5. У цій схему назустріч фіксованому прямому напрузі усунення, що знімається з резистора включено напруга, що виникає на резисторі R е при проходженні через нього струму емітера. Нехай, наприклад, при збільшенні температури постійна складова колекторного струму зросте. Збільшення струму колектора призведе до збільшення струму емітера і падіння напруги на резисторі R е. В результаті напруга між емітером і базою зменшитися, що призведе до зменшення струму бази, а отже, струму колектора. У більшості випадків резистор R е шунтируется конденсатором великої ємності. Це робиться для відводу змінної складової струму емітера від резистора R е.

2.2 Складання структурної схеми підсилювача

Структурна схема представлена \u200b\u200bна рис 6.

малюнок 6

ВГК - вхідний каскад

КПУ1 - перший каскад попереднього посилення

КПУ2 - другий каскад попереднього посилення

КПУ3 - третій каскад попереднього посилення

ВихК - вихідний каскад

Вхідний каскад ставиться на вході підсилювача для збільшення вхідного опору підсилювача.

Більшість джерел вхідного сигналу розвивають дуже низька напруга Е г \u003d 10 мВ. Подавати його безпосередньо на каскад посилення потужності втрачає сенс, тому що при слабкому управляючому напрузі неможливо отримати значних змін вихідного струму.

(2)

(3)

(4)

Отримане за формулою (4) кількість каскадів округляють до найближчого цілого непарного числа (в більшу сторону), так як схема з ОЕ дає зрушення фаз 180 °

Вихідний каскад ставиться на виході підсилювача і забезпечує посилення потужності корисного сигналу в навантаження.

2.3 Розробка принципової електричної

схеми підсилювача

Схемних реалізація вхідного каскаду представлена \u200b\u200bна рис 7.

малюнок 7

Це схема диференціального каскаду. Я вирішив вибрати диф. каскад з наступних причин:

ü диференційний каскад забезпечує підвищену температурну стабільність попереднього посилення

ü до диференціального каскаду простіше підключити зворотний зв'язок

ü у диференціального каскаду порівняно великий вхідний опір.

Схемних реалізація каскаду попереднього посилення представлена \u200b\u200bна рис 8. Це схема підсилювача на біполярному транзисторі включеному за схемою з загальним емітером. Я вибрав цю схему так як у неї порівняно великі коефіцієнти підсилення по напрузі і по струму, а також великий вхідний опір. Недолік цієї схеми - зрушення фаз між вхідним і вихідним сигналом дорівнює 180 °.

малюнок 8

Схемних реалізація вихідного каскаду представлена \u200b\u200bна рис 9.

малюнок 9

Це схема двотактного підсилювача потужності працює в режимі В. двотактний підсилювач потужності володіє більш низьким коефіцієнтом нелінійних спотворень, ніж однотактний підсилювач потужності. Також важливою перевагою двотактної схеми є її мала чутливість до пульсацій напруги живлення. Недоліком даної схеми є труднощі підбору однакових транзисторів.

Електрична принципова схема представлена \u200b\u200bна рис 10.

малюнок 10

2.4 Електричний розрахунок

Розрахуємо максимальне напруження в навантаженні за формулою:

Визначимо максимальний струм протікає через навантаження:

(6)

Розрахуємо необхідний коефіцієнт посилення підсилювача по формулі:

(7)

Визначимо орієнтовна кількість каскадів попереднього посилення за такою формулою:

(8)

Отримане за формулою (8) кількість каскадів округляють до найближчого цілого непарного числа (в більшу сторону), так як схема з ОЕ дає зрушення фаз 180 °

Розрахуємо напруга живлення підсилювача за формулою:

де - падіння напруги на переході колектор-емітер вихідного транзистора в режимі насичення, В;

Падіння напруги на резисторі, встановленому в емітерний ланцюга вихідного каскаду, В;

Для більшості потужних транзисторів \u003d 0,5..2 В. Попередньо можна прийняти \u003d 1 В. Задамося падінням напруги на резисторі, встановленому в емітерний ланцюга: \u003d 1 В

Підставами розраховані напруги в формулу (9) і визнач напруга живлення підсилювача:

Отриману величину округлимо до найближчого цілого числа, а потім приймемо зі стандартного ряду:

Знаючи напруга живлення підсилювача і максимальний струм протікає через навантаження, виберемо транзистори для вихідного каскаду за наступними умовами:

I kmax ³ I Нmax + I kп

U кеmax ³ 2 × E k

З наступними параметрами:

U кеmax8 \u003d 100 В I kmax8 \u003d 20 А \u003d 3 В

Характеристики транзистора представлені на рис 15, 16

За рис 15 визначимо напругу на переході база-емітер:

Розрахуємо опір резисторів R 10 і R 11 за формулою:

Ом (10)

За рис 16 визначимо струм колектора спокою, а також статичний коефіцієнт передачі струму транзистора VT8:

I kп8 \u003d 4 А h 21Е8 \u003d 39000

Розрахуємо потужність розсіюється на резисторі:

Визначимо струм бази спокою транзисторів вихідного каскаду:

(12)

Визначимо максимальний струм бази транзисторів вихідного каскаду:

(13)

Визначимо орієнтовний максимальний струм колектора VT5:

I kmax5 \u003d 10 × I Бmax8 \u003d 10 × 513 × 10 -6 \u003d 5.13 mA (14)

Знаючи максимальний струм бази транзистора VT8 і напруга живлення, виберемо транзистори для реалізації захисту по струму:

I kmax ³ I бmax8

U кеmax ³ 2 × E k

За довідковій літературі вибираємо такі транзистори:

З наступними параметрами:

U кеmax7 \u003d 80 В I kmax7 \u003d 40 мА

Характеристики транзистора представлені на рис 17,18,19,20

Розрахуємо максимальний струм колектора VT8:

Приймемо значення опору резистора рівним 0,036 Ом

Розрахуємо мінімальне падіння напруги на резисторі:

Розрахуємо максимальне падіння напруги на резисторі:

Знаючи максимальний струм колектора і напруга живлення, вибираємо транзистор VT5 за наступними критеріями:

I kmax ³ I кmax5

U кеmax ³ 2 × E k

VT5 КТ214В - 1

Характеристики транзистора представлені на рис. 17, 18 За графіком залежності h 21Е (I Е) визначимо мінімальний струм колектора VT5:

Розрахуємо струм колектора спокою VT5 за формулою:

З рис 18 визначимо статичний коефіцієнт передачі струму для струму емітера рівного 20,513 мА.

Визначимо струм бази спокою для VT5 за формулою:

(19)

За рис.17 визначимо напругу база - емітер:

Розрахуємо максимальний струм колектора транзистора VT5:

Розрахуємо резистор за формулою:

(21)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Розрахуємо максимальний струм бази транзистора VT5:

(22)

Визначимо орієнтовний струм колектора спокою для транзистора VT4 за формулою:

Розрахуємо орієнтовний максимальний струм колектора для транзистора VT4 за формулою:

Знаючи максимальний струм колектора і напруга живлення, вибираємо трансформатора VT4 виходячи з таких умов:

I kmax ³ I кmax4

U кеmax ³ 2 × E k

VT4 КТ 215В - 1

Характеристики представлені на рис 19, 20

З рис.20 Визначимо мінімальний струм колектора транзистора VT4:

Визначимо струм колектора спокою для VT4:

За рис 20 визначимо статичний коефіцієнт передачі струму:

Визначимо струм бази спокою для транзистора VT4 за формулою:

(26)

З рис 19 визначимо напругу бази - емітер для

Розрахуємо максимальний струм бази транзистора VT4:

(27)

(28)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Визначимо орієнтовний струм колектора спокою транзистора VT3

Розрахуємо орієнтовний струм колектора транзистора VT3:

Знаючи максимальний струм колектора і напруга живлення виберемо

транзистор VT3 за наступними критеріями:

I kmax ³ I кmax3

U кеmax ³ 2 × E k

VT3 КТ 214В - 1

Характеристики транзистора представлені на рис 17, 18

З графіка залежності () визначимо мінімальний струм колектора:

Розрахуємо струм колектора спокою транзистора VT3:

За рис 18 визначимо статичний коефіцієнт передачі струму:

Визначимо струм бази спокою транзистора VT3:

(32)

Розрахуємо максимальний струм бази транзистора VT3:

(33)

З рис.17 визначимо напруги база - емітер:

Визначимо опір по формулі:

(34)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Розрахуємо значення резистора за формулою:

(35)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Визначимо орієнтовний струм колектора спокою транзисторів VT1 і VT2 за формулою:

Розрахуємо орієнтовний максимальний струм колектора транзісторовVT1 і VT2 за такою формулою:

Знаючи максимальний струм колектора і напруга живлення виберемо транзистори VT1 \u200b\u200bі VT2 за наступними критеріями:

I kmax ³ I кmax1

U кеmax ³ 2 × E k

VT1, VT2 Þ КТ 602 Б

Характеристики транзисторів наведені на рис 21, 22, 23

За рис 22 визначимо мінімальний струм колектора:

Розрахуємо струм колектора спокою транзисторів VT1 і VT2:

З рис 22 визначимо статичний коефіцієнт передачі струму:

Визначимо струм бази спокою для транзистора VT1:

(39)

Розрахуємо максимальний струм бази для транзистора VT1:

(40)

Визначимо струм, що протікає через резистор:

(41)

З рис 23 визначимо напругу колектор - емітер:

Визначимо значення резистора за формулою:

(42)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

За довідковій літературі визначимо вхідний опір транзисторів:

Зі схеми заміщення рис 11 визначимо вхідний опір підсилювача:

Визначимо максимальне відхилення температури від середнього значення:

(44)

малюнок 11

Визначимо зміна напруги база - емітер для транзистора VT2 зі зміною температури. Знаючи, що при зміні температури на напругу змінюється на 2.3мВ. отже:

Зміна напруги колектор - емітер одно 0.7В

Визначимо коефіцієнт зворотного зв'язку по постійному струму:

(46)

(47)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Визначимо коефіцієнт посилення по току підсилювача за допомогою схеми заміщення представленої на рис. 11

За схемою заміщення визначимо коефіцієнт розгалуження:

Визначимо коефіцієнт підсилення по напрузі:

(55)

Розрахуємо коефіцієнт посилення по напрузі підсилювача зі зворотним зв'язком:

(56)

Коефіцієнт зворотного зв'язку по змінному струмі дорівнює:

(57)

Визначимо значення опору резистора:

(58)

Наведемо розраховане опір до ряду Е24:

Розіб'ємо даний нам коефіцієнт частотних спотворень на 2 частини:

(59)

М НВХ \u003d 10 4/20

М ніс \u003d 10 4/20

М в \u003d 10 6/20
Розрахуємо ємність конденсатора С1 за формулою:

(60)

Розрахуємо ємність конденсатора С2 за формулою:

(61)

Розрахуємо ємність конденсатора С3 за формулою:

(62)

Визначимо коефіцієнт петлевого посилення по змінному струмі:

(63)

Розрахуємо коефіцієнт нелінійних спотворень для вихідного каскаду методом двох ординат:

U вих змінюємо від 0 до U н max (64)

За рис 16 для розрахованих значень струму емітера визначаємо статичний коефіцієнт передачі струму. Потім розрахуємо струм колектора:

Для розрахованих значень струму колектора визначаємо струм бази:

З рис 15 визначаємо напругу база-емітер для розрахованих струмів бази. Розраховуємо вхідна напруга:

Uн	Iе	h21е	Ik	Іб, мкА	Uбе	Uвх
0	4	39000	4	103	0,6	0,74
4	5	35000	5	143	0,6	4,78
8	6	29000	6	207	0,6	8,82
12	7	27000	7	259	0,6	12,85
16	8	20000	8	400	0,6	16,9
20	9	17000	9	529	0,6	20,92
24	10	15000	10	667	0,6	24,96
28	11	13000	11	846	0,6	29
31	11,75	12800	11,75	918	0,6	31,5

таблиця 1

Побудуємо графік залежності Uн від Uвх - рис 12.

Визначимо половину максимального вхідної напруги і для цього значення за графіком 12 визначимо значення напруги на навантаженні:

Коефіцієнт нелінійних спотворень для вхідного каскаду:

(68)

Розрахуємо коефіцієнт нелінійних спотворень для каскаду попередньо ного посилення методом п'яти ординат.

КПУ3,2,1 VT КТ 814 В -1

Для розрахунку коефіцієнта нелінійних спотворень по методу п'яти ординат необхідно побудувати перехідну характеристику каскаду. Побудова перехідної характеристики виробляємо в такій послідовності. На вхідні характеристику транзистора рис.13 наносимо точку спокою. Потім щодо точки спокою будуємо тимчасову діаграму вхідної напруги. Проводимо перпендикуляри, відповідні мінімального і максимального значень Uвх, а також Uвх \u003d 0 і Uвх при w \u003d 60 і 120. Визначаємо значення струму бази, відповідні цим напруженням.

Використовуючи значення струму бази, визначаємо значення струму колектора, відповідні їм. Для цього визначають орієнтовний значення h21Е по рис 20. Для цього значення розрахуємо струм колектора за формулою:

Наносимо розраховане значення струму колектора на графік і визначаємо точне значення h21е. Точно розраховуємо струм колектора:

Розрахуємо амплітуди 1, 2, 3 і 4-й гармонік вихідного сигналу:

(70)

Розрахунок нелінійних спотворень каскаду здійснюється за формулою:

(73)

Так як у нас однакові транзистори, то і нелінійні спотворення у них будуть однакові.

Визначимо сумарний коефіцієнт нелінійних спотворень:

Розрахуємо коефіцієнт нелінійних спотворень підсилювача з негативним зворотним зв'язком:

(75)

Для розрахунку коефіцієнта корисної дії підсилювача потрібно визначити сумарний струм споживаний підсилювачем в режимі спокою за формулою:

I 0 \u003d I, g1 + I, g3 + I, g4 + I, g5 + I, g8 \u003d 0 & 000672 F (76)

Коефіцієнт корисної дії підсилювача розраховується за формулою:

(77)

розрахунок охолоджувача

Початкові дані:

t p - гранична температура робочої області t p \u003d 473 К

P к - розсіюється приладом потужність Р к \u003d 125 Вт

t 0 - температура навколишнього середовища t 0 \u003d 273 K

R T п-к - внутрішнє тепловий опір приладу перехід-корпус R T п-к \u003d 1,4

Визначимо по довідковій літературі площа контактної поверхні:

S k \u003d 40 × 10 -3 '28 × 10 -3 \u003d 1,12 × 10 -3 м 3 (78)

Розрахуємо тепловий опір контакту між приладом і охолоджувачем R k:

(79)

Визначимо перегрів місця кріплення приладу з охолоджувачем:

Так як перегрів місця кріплення транзистора дуже маленький, то, я вважаю, що охолоджувач не потрібно.

2.5 Аналіз спроектованого підсилювача

Для спроектованого підсилювача накреслив амплітудно-частотну характеристику, а також фазо-частотну характеристику.

Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) - залежність амплітуди сигналу на виході пристрою від частоти вхідного сигналу незмінною амплітуди.

Фазо-частотна характеристика (ФЧХ) - залежність иазового зсуву між гармонійними коливаннями на вході і виході пристрою від частоти вхідного сигналу.

Розрахуємо дані для побудови АЧХ і ФЧХ:

G \u003d 20 × lgk u \u003d 20 × lg 5061 \u003d 74.08 (81)

(82)

(83)

(84)

3. Висновок

Спроектований підсилювач працює на двуролярном харчуванні ± 35 В при температурі навколишнього середовища від -10 ° С до 50 ° С. Має подосу пропускання від 30 Гц до 28 кГц, а також коефіцієнт нелінійних спотворень 1,703%. У спроєтірованних підсилювачі передбачена захист вихідного каскаду за струмом.

Переваги підсилювача - великі коефіцієнти посилення по току

(До i \u003d 11892332,3) і по напрузі (до u \u003d 5061). Також порівняно великий вхідний опір.

Недоліком спроектованого підсилювача є добірка елементів, так як дуже важко підібрати однакові транзистори. Також недоліком даного підсилювача є порівняно велика кількість елементів, що призводить до труднощів при налаштуванні схеми підсилювача.

4. Перелік посилань

Усатенко С.Т. Виконання електричних схем по ЕСКД: Довідник. - М .: Видавництво стандартів, 1989. - 325 с.

Розрахунок електронних схем. Приклади і задачі. /Г.І. Із'юрова М .: Вища. шк., 1987. - 325 с .; мул.

Манаєв Є.І. Основи радіоелектроніки. - 3-е изд., Перераб. І доп. - М .; Радио и связь, 1988 - 199 с: ил.

Кібакін В.М. Основи теорії і розробки транзисторних низькочастотних підсилювачів потужності. - М .: Радио и связь,
1988. - 240 с.

Лавриненко В.Ю. Довідник по напівпровідникових приладів. 9-е изд., Перераб. К .: Техніка, 1980. - 464 с.; Мул.

Напівпровідникові прилади. Транзистори малої потужності. / А.А. Зайцев: Під ред А.В. Голомедова. - М .: Радио и связь,
Кубка-а 1994. - 384с.; Іл.

Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та великої потужності. / А.А. Зайцев: Під ред А.В. Голомедова. - М .: Радио и связь,
Кубка-а 1994. - 384с.; Іл.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Аналогова схемотехніка» .Бізянов Е.Е. - Алчевськ, ДГМІ 1999.- 35с.

Ще з розділу Радіоелектроніка:

• Реферат: Автоматизовані технологічні комплекси
• Реферат: Синтез керуючого автомата операції множення молодшими розрядами вперед зі зрушенням множимо над числами в формі з фіксованою точкою в форматі (1,8) для автомата Мура
• Реферат: Телевізор - історія, пристрій і методи ремонту
• Дипломна робота: Опис роботи електричної схеми охоронного устрою з автодозвоном по телефонній лінії