Рассчитаем коэффициент гармоник методом пяти ординат. Для этого, пять значений тока, необходимых для расчёта по методу пяти ординат, определяются исходя из токов плеча на основе следующих выражений:

Средние значения тока и амплитуды токов гармоник получаются из следующих выражений:

Выполним проверку:

0,23+2,34+0,175+0,07-0,055=2,76

Коэффициент гармонических нелинейных искажений (или коэффициент гармоник) каскада определяется из выражения:

Обозначим .

Сравним рассчитанную величину коэффициента гармоник с заданной величиной .

Необходимо принять меры по снижению коэффициента гармоник, для этого оконечный каскад совместно с промежуточным каскадом охватываем отрицательной обратной связью.

Определяем необходимую глубину обратной связи:

Выберем F=5.

С учётом глубокой ООС:

Последнее выражение для  удовлетворяет техническому заданию.

5. Промежуточный усилитель

Промежуточный усилитель собран на ОУ КР1408УД1, который имеет повышенные выходные характеристики.

Промежуточный усилитель предназначен для согласования между предварительными каскадами усиления и регуляторов громкости и тембра с усилителем мощности. Коэффициент усиления промежуточного усилителя должен обеспечить на выход амплитуду сигнала не менее величины входного напряжения предоконечного каскада. При этом оба каскада охвачены ООС , а промежуточный каскад выполнен на ОУ в неинвертирующем включении. Коэффициент усиления по напряжению на средних частотах равен:

Так как неинвертирующий вход связан с общей шиной резистором балансировки R25, то разность напряжений между входами ОУ будет равна входному напряжению смещения. Более точную регулировку балансировки напряжения смещения на выходе оконечного каскада выполняется с помощью балансировочного резистора R28=10 кОм. Так как входное сопротивление ОУ очень большое 6 МОм, то промежуточного усилителя определяется величиной резистора балансировки R25. При включении регулятора тембра между входными и промежуточными усилителями величина резистора R25 выбирается по результатам расчёта регулятора тембра из условия, чтобы характеристики регулятора не искажались из-за шунтирующего действия этого резистора. Выберем R25=47 кОм.

Так как оконечный каскад совместно с промежуточным каскадом охвачен ООС, то коэффициент передачи цепи ОС равен:

, где - глубина ООС;

- коэффициент передачи по напряжению цепи ОС; - исходный коэффициент передачи по напряжению каскадов, охваченных ОС.

 , где F=5 найдено ранее, выбираем равным 1,8 , меньше выбирать нежелательно, так как это приводит к росту входного напряжения на инвертирующем входе ОУ.

При  выбираем R24=100кОм и R27=130кОм.

Для снижения влияния по симметричному источнику питания работы усилителя мощности на входные каскады усилителя, после запитки промежуточного усилителя снижаем напряжение до . Для этой цели выбираем стабилитроны КС515А при этом ток стабилизации 5мА.

Тогда рассчитываем значения резисторов R29 и R30:

Выберем R29=R30=620 Ом.

6. Расчёт регулятора усиления

Схема регуляторов собрана на двух ОУ микросхемы К157УД2.

По техническому заданию необходимо обеспечить плавную регулировку усиления на 30 дБ.

Конденсаторы С11 и С10 берём согласно схеме включения микросхемы К157УД2, возьмём С11=С8=27 пФ.

Рассчитаем резистор R19:

7. Расчёт регулятора тембра

По техническому заданию необходимо обеспечить регулировку тембра на частотах  и . Для экономии микросхем воспользуемся вторым ОУ в том же корпусе.

В разрабатываемом регуляторе тембра будем использовать резисторы типа А, с линейным законом изменения сопротивления при перемещении движка. В области средних частот коэффициент передачи по напряжению равен единице, что является достоинством данного типа регуляторов.

Определяем коэффициенты n и p:

Для гарантированной работы выберем n и p с запасом при :

Теперь проверим выполнение условия отсутствия взаимного влияния регуляторов на средних частотах:

Следовательно, для заданного диапазона регулирования это требование выполняется.

Для регулировки тембра будем использовать переменные резисторы R11 и R16 сопротивлением по 43 кОм.

Исходя из условия:

Выберем резисторы таким образом, чтобы они не превышали входного сопротивления ОУ 500 кОм, возьмём R13=R14=100 кОм.

Резисторы R10,R12 и R15,R17 рассчитываем по следующим формулам:

Выбираем: R10=R12=R17=R15=11 кОм.

Из следующего соотношения выбираем ёмкости конденсаторов C12 и С13:

Выберем С12=51 нФ.

Выберем С13=750 пФ.

Далее находим минимальное входное сопротивление рассчитываемого регулятора тембра:

Рассчитаем ёмкость разделительного конденсатора С14:

8. Расчёт предварительного усилителя – корректора

Строим схему усилителя-корректора на микросхеме К157УД2. Эта микросхема является малошумящей и имеет минимальное количество внешних корректирующих цепей.

Электрическая часть магнитного звукоснимателя включает в себя следующие элементы:

Сопротивление катушки

Индуктивность

Ёмкость кабеля и собственно входной импеданс УК, то есть параллельное соединение ёмкости и сопротивления . Всё это в целом образует ФНЧ второго порядка с граничной частотой и добротностью:

;

Из расчётов видно, что для максимального необходимо, чтобы

В связи со стандартизацией по входному сопротивлению усилителя НЧ выбираем =R1=51 кОм и =С2=82 пФ. Также полагаем =0,1, тогда граничная частота:

Ввиду того, что в задании верхняя частота полосы пропускания =16 кГц проводим перерасчёт ёмкости :

Выберем =С2=68 пФ и рассчитаем из следующего выражения:

Выберем

;

Выберем , рассчитанное сопротивление отличается от стандартной, оставляем расчетное значение .

Фильтр верхних частот первого порядка R3С5 на частоте 40 Гц:

при С5=10 мкФ R3=3980/0,00001=398 Ом

Выберем R3=390 Ом. Теперь рассмотрим цепочку R7С8

Выберем С8=0,1 мкФ, тогда

Выберем 39 кОм.

Согласно заданию на весь усилитель равен 1000 или 60 дБ. Поэтому выбираем . Стандартная нормированная АЧХ предварительного усилителя коррекции описывается выражением:

где мкс, мкс - стандартные значения.

Далее рассчитываем элементы цепи обратной связи корректирующего усилителя. Представляем их также в общем, виде согласно приведённой формуле , где мкс.

При =2120 Гц , =500 Гц , =40 Гц

Выбираем R5=23 кОм.

 Выберем R6=290 кОм

Такой расчёт приближённый, поэтому проверим усилителя корректора на частоте 1 кГц:

Уточняем R3 исходя из требуемого коэффициента усиления :

Выберем R3=510 Ом

Тогда

Возьмём R4=270 Ом.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы было выполнено проектирование усилителя воспроизведения электропроигрывателя.

Была разработана принципиальная электрическая схема усилителя воспроизведения электропроигрывателя, удовлетворяющая всем заданным параметрам. Проводился расчёт каскадов усиления, регуляторов громкости и тембра, усилителя мощности.

Применение микросхем в усилителе-корректоре, регуляторе тембра и в каскаде предварительного усиления дало возможность уменьшить число элементов схемы. Введение ООС позволило уменьшить нелинейные искажения до величины, предъявленной в задании к данному курсовому проекту.

Наличие дифференциального каскада на входе ОУ обеспечило высокую помехозащищённость за счёт подавления синфазного сигнала. Построение усилительного устройства проводилось согласно техническому заданию на современной элементной базе с применением современных операционных усилителей, комплементарных транзисторов позволило получить достаточно простой и качественный усилитель.

Список использованной литературы

1. Аналоговые электронные устройства: Методические указания к курсовой работе / Рязан. радиотехн. ин-т; Сост. Д. И. Попов, Рязань, 1992. 32 с.

2. Регулировка усиления: Методические указания к курсовому проекту / Рязан. радиотехн. ин-т; Сост. В. С. Осокин, Рязань, 1990. 28 с.

3. Регулировка тембра: Методические указания к курсовому проекту / Рязан. гос. радиотехн. акад. ; Сост. В. С. Осокин, Рязань, 1993.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К. М. Брежнева, Е. И. Гантман и др.; Под ред. Б. Л. Перельмана. М.: Радио и связь, 1981. 656 с.

5. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства. М. : Радио и связь, 1983. 264 с.

6. Справочник. Резисторы. В. В. Дубровский, Д. М. Иванов и др.-М.: Радио и связь, 1991.

7. Справочник по электрическим конденсаторам. М. Н. Дьяконов, В. И. Карабанов и др.-М.: Радио и связь,1983.

Приложение

Страницы: 1, 2