Ниско честотна усилвателна уредба 90W



Дата01.08.2018
Размер226.7 Kb.


Технически университет

София
Курсов проект

по дисциплината АЕУ


Тема: "Ниско честотна усилвателна уредба 90W"

Дата: 23.05.2011г.

I. Oбяснителна записка

В настоящия курсов проект е разгледано поетапно-

то изчисление на НЧ усилвателна уредба с параметри, описани в заданието. Уредбата има възможност за смесване на сигнали от два източника:

1. Микрофон;

2. Тунер;

Блоковата схема на Усилвателната уредба е представе-

на на фиг.1 в Графишната шаст на настоящия Курсов проект.
1.1 Микрофонен предусилвател /А01/

Принципната схема на микрофонният предусилвател е представена на фиг. 2 в Графичната част на проекта.

За схемае използувано променливотоково маломощно усилвателно стъпало с общ емитер. Това стъпало е пред-назначено да усили малкото входно напрежение, постъпващо от микрофона (1 ¸ 3 mV) до оптимална стойност, необходима за нормалното функциониране на следващите стъпала. Характерно изискване за микрофонните предусилватели е да имат ниско ниво на собствени шумове и минимални нели-

нейни изкривявания.

По препоръки на Международната Електрическа Коми-

сия, възприети от RIAA, DIN, ГОСТ и др. се счита, че вътреш-

ното съпротивление на микрофона трябва да е три пъти по-малко от Rвх на предусилвателя, т.е.
Rвх=3.Rмк
Това се прави с цел да се повиши отношението с/ш. В на-

шият случай това съпротивление е подбрано според изисква-

нията.
1.2 Вход “Тунер”

Характерно за този вход е, че не е необходимо да се

поставя предусилвател, защото изходното напрежение от

тунера (предписвано по стандарт) е 0,775 V при 47-100кW за Rизх, т.е. е достатъчно, за да осигури нормална работа на следващите блокове.

Необходимо е поставянето на едно допълнително съпро-

тивление R31 , с чиято помощ ще се изравняват нивата на входните сигнали постъпващи от двата източника.

1.3 Смесител /А02/

Използуван е активен смесител, осигуряващ смесването на двата източника на сигнал с определени мащабни коефи-циенти , които могат да се променят с помощта на потен-циометри.
1.4 Тонкоректор /А03/

Принципната схема на Тонкоректора е представена на фиг. 3 в Графичната част на проекта.

Изчислен и предложен е активен тонкоректор със необ-ходимите параметри. Предназначението на този модул на Усилвателната уредба е да коригира АЧХ на входния сигнал според индивидуалните предпочитания на слушателя.
1.5 Нискочестотен усилвател на мощност /А04/

Принципната схема на разгледаният НЧУ на мощност е представена на фиг. 4 в Графичната част на настоящия проект.

Предназначението на НЧУ на мощност е да предават в определен товар относително голяма мощност , при голям коефициент на полезно действие и зададени максимално допустими изкривявания на усилвания сигнал. В зависимост

от изискванията, поставяни към конкретните НЧУ могат да се използуват:

а) еднотактна схема;

б) двутактна схема.

В нашия случай е избрана двутактната схема работеща в клас АВ близък до В , която има голям КПД и сравнително мал-ки нелинейни изкривявания .

Поради работата на схемата с нискоомен товар е необходимо да съществува защита на крайните транзистори

по ток в случай на късосъединение на изхода.

II.Изчислителна

част
1. Изчисляване на краен усилвател на

мощност

1. Oпределяне на стойностите на напрежението и тока при максимална изходна мощност върху товара:
Ulm= Ö2.PL. Rl намирам Ulm

Ulm= Ö2.Pl . Rl =Ö 2 . 90 . 4 =27V

Ilm=2.Pl /Ulm= 2 . 90 / 27= 6,7A

За крайното стъпало избирам двойка транзистори от типа

BDX64B и BDX65A със следните параметри:

UCB0=100V h21E>1000 Icmax=12A Pcmax=117W


2. Определяне на съпротивленията на базовите и емитерните резистори:

R33,34=(1¸2)Ubemax/Imax=(1¸2).1,4 / 6,7=0,4

РПМ-40 0,4 W ± 5%

Ico= (2¸3)%Imax=0,15A


3. Избор на захранващото напрежение UCC

To се извършва чрез зависимостта:


+1/2EC=Ulm+R33.Imax +UBEmax(T11) + UCEsat(T6) +UBE(T5) =

=27+2,7+1,2+0,6+0,7=32V

-1/2EC=Ulm+R36.Imax +UBEmax(T12) + UCEsat(T8) + UBE(T5) =

=27+2,7+1,2+0,7+0,7=32V

Избираме Ес=70V 1/2Ес=35V.

4. Определяне на разсейваната мощност в транзисторите

от крайното стъпало:

Pcmax=Ec2 /(4p2.Ro)+0,5.Ec.Ico , W


Ro=RL+R33=4,4
Pcmax=4900/174+5,3=33 W
5. Изчисляване на елементите на генератора на ток с транзис-

торите Т5 и Т8

Iг=(2¸5).IBmax=(2¸5).Imax/ h21E(T12) =(2¸5).6/1000=(2¸5)6mA

Приемамe Iг=20mA
D1 е с напрежение на стабилизация 6,8V ; Iz ³ 6mA

Колекторният ток на покой на транзистора Т5 се избира 3mA.

Съпротивлението на R23 трябва да се определи при спадането на захранващото напрежение с 10%, при максимална мощност.

R23=(Ec - 0,1.Ec - Uz) / (Iz+Ic(T5) )=(70 - 7 - 6,8)/0,009 = 6244 

Избирамe 6,2 кРПМ-0,25 6,2 кW ± 5%
Максимална мощност ще се отделя върху диода при минимална изходна мощност:

РD1=Uz.Iz=Uz.{[(Ec -Uz)/R23 ] - Ic(T5)}=6,8.(0,0102 - 0,003 )=49mW

Избирам KZ260 / 6V8 , Izmax=10mA , Pmax=1,4W
R24=( Uz-Ube(T8) - Ube(T5) ) / Ic=(6,8 - 0,6 - 0,6)/ 0,003=1867

Избирам R24=1800 РПМ-0,25 1,8 кW ±5%


R26=Ube(T5) / Iг=0,6/0,02=30Избирам R26=30

РПМ-0,25 30 W ±5%

Мощността, която разсейва транзисторът Т5, е незначителна, поради което за Т5 може да се използва произволен маломощен NPN транзистор. За Т5 избирам 2Т3167 Ucb=45V Ic=100mA

Рc=200mW Ft=150 MHz h21=300

Мощността, която се разсейва от транзистора Т8, се дава от израза : Рс(T8) =Iг.0,5.Ec=0,02.0,5.70=0,7W

Освен тази мощност транзистора трябва да издържа и цялото захранващо напрежение, поради това избирам транзистор от типа BF178 Ucbmax=160V I=50ma Pcmax=1,7W

За възбудителен транзистор избирам 2N5415 Ucemax=-200V Icmax=1A Pcmax=1W

Съпротивлението R25 се определя, като осигурителен запас на Т6

Ibmax(T11) =I max / h21E(T11) =6,7/1000=0,0067A
R25=Ube(T5) / [ (2¸3)Iг+Ibmax(T11) ]=0,6/0,0667=9¸12,8

Избираме R25=11 РПМ-0,25 11 W ±5%



6. Изчисляване на елементите от схемата за температурна ста-билизация на тока на покой на крайните транзистори.

R27 / R28=2

На практика се приема R27=2k / 5% и R28=2k/ 5% (потенциометър) РПМ-0,25 2 кW ±5%
7. Изчисляване на елементите на отрицателната обратна връзка.

R21=R22/(K-1)=33000/15=2200

Избирамe R21=2,2k РПМ-0,25 2,2 кW ±5%
С8=(2¸5).1000000/2.p.Fb.R5=(2¸5).1000000/6,28.50.2200=

C8=2,9¸7,23F

Избирамe С8=5,6F КЕА-|| 5,6 mF ±10%
8. Изчисляване на елементите на диференциалния входен усилвател.

Токът през транзистора Т2 е съставен от тока през R2 и базовия ток на транзистора Т5:

Ic(T2) =IR18+Ib(T6)

IR18=(5¸10).Ibmax(T6)

Ibmax(T6) =( Iг+Ibmax(T11) ) / h 21E(T6) =0,0267 /100=0,267mA

IR18=(5¸10).0,00026=0,0013¸0,00267AПриемамe IR18=2mA


R18=(Ube(T6) + UR25 )/IR18=(0,6+0,02.11)/0,002=410

Избирамe R18=390 РПМ-0,25 390 W ±5%

За колекторния ток на Т2 се получава:

Ic(T2)=IR18 + IB(T6) =0,002+0,0002=2,2mA

Ток със същата стойност тече и през транзистора Т3.

Съпротивлението на резистора R19 отемитерната верига на Т4, изграждащ генератора на стабилен ток:

R19=[UBE(T8)+UBE(T5)-UBE(T4)]/(Ic(T2)+Ic(T3))=

=(0,7+0,6-0,6)/0,0044=159,1 R19=160 РПМ-0,25 160 W ±5%

C7=(5¸10).1000000/2p.Fb.R17=

=(5¸10).1000000/6,28.45.33000=0,54¸1,1F

Избирам С7=1F ККрД-IB 1 F ±10%

За осигуряване на добра честотна стабилност капацитетът на кондензатора С10 се избира да бъде 100pF. За С9 се избира кон-дензатор с капацитет 1nF ККрД-IB 1 nF ±10%.

За D2 и D7 ще използвам диоди от типа КД1113, а за тран-зистори Т2, Т3 и Т4 - ВС107В.

9. Изчисляване на елементите от защитната схема.

Резисторите R29 и R30 са еднакви съпротивлението им е избра-

но 1к . В този случай съпротивлението на резисторите R31 и R32 се определя по формулата:

R31=R32=Imax.R33.R29/(Imax.RT - UD6)=

=6,7.0,4.1000/(6,7.4-0,6)=102,3 

Избирамe R31=R32=100 

РПМ-0,25 100 W ±5%

За Т9 и Т10 използвамe транзистори от типа 2Т6541 и 2Т6551



10. Определяне на елементите за честотна стабилизация.

Резисторите R35 и R36 са избрани със R=10, кондензаторът С5 - с капацитет 0,1 mF ККрД-IB 0,1 F ±10% и бобина L - с индук-тивност 5H. Защитните диоди D8 и D9 са от типа КД2005.



11. Оразмеряване на охлаждащ радиатор за всеки от тран-зисторите Т1 и Т2 :

а) Определяне на топлинното съпротивление м/у корпуса на транзисторите и околната среда:

Rthja=(Tjmax - Ta)/Pcmax=108/33=3,3 °C/W

RthJC = (0,3¸0,7).RthJA=0,6 . 3,3 =2 °C/W

RthCA = RthJA - RthJC = 3,3 - 2 =1,1 °C/W

б) Определяне на топлинното съпротивление на охлаждащия радиатор:

Приемамe стойност за RthCR = 0,4 °C/W , защото ще има поставен изолационен материал м/у корпуса и радиатора (приемам, че от двете си страни изол. матеиал ще е намазан със силиконова паста).

RthRA = RthCA - RthCR = 1,1 - 0,4 = 0,6 °C/W

в) Определяне на площта на охлаждащия радиатор:

Тъй като не разполагам с подходящ готов радиатор площта се определя от:

S = 650 . C / [RthRA - (3,3 / Ö Gth . d )] = 2320 см 2

Площта на радиатора трябва да е вертикално разположен и боядисан в черно с площ:


S = 2320 cm2


12. Определяне на консумираната мощност:

PCC=2.UCC.i Cmax1,2 / p=2.35.(6,7) / p =149,4W


PCC = 150W
13. Определяне на КПД:

h=PL / PCC=90/150=0,6


h = 6 %



14. Определяне на коефициента на нелинейни изкривявания:

Приемам стойност за коефициента на насиметрия между двете рамена на двутактната схема:


b = 0,1
Oт изходните характеристики на транзисторите отчитам съответните стойности и след заместването им получавам Imax1,2=(1+b).iCmax=1,1 . 6,7=7,37 A

imin=-(1-b).iCmax=-0,9 . 6,7=-6,03 A

i’ =(1+b).i’C=1,1 . 5,5=6,05 A

i’’=-(1-b).i’C=-0,9 . 5,5=-4,95 A

I’=2 . b . IC=2 . 0,1 . 20.10 - 3=0,04 mA=0,004 A

Изчислявам амплитудите на хармоничните съставки с първите четири поредни номера:

I1m=(imax-imin+i’-i’’) / 3=(7,37+6,03+6,05+4,95) / 3=8,1 A
I2m=(imax+imin-2.I’) / 4=(7,37-6,03-2.4.10 - 3) / 4 =0,33 A

I3m={imax-imin-2.(i’-i’’)} / 6=-1,43 A

I4m={imax+imin-4.(i’+i’’)+6.I’} / 12=-0,253 A

С получените стойности изчислявам КH11,12 :

KH11,12=Ö(I2m+I3m+I4m) /I1m =1,163/8,1 = 0,14

Поради липса на изходни характеристики за транзисторите Т5 ¸ Т7 приемамe:

KH5,7 =0,04

За транзисторите T5,T7,Т11, T12 преминавамe в КН за ОК:

КН S ОЕ = 0,14

Преминавамe към ОК:

КН ОК = КН S ОЕ .(1 - КU OK)= 0,14 . 0,1=0,014

KH OK = 1,4 %

За общият коефициент на хармоници изчислявамe :

КН’=КH OK + КH5,7=1,4 + 0,4= 1,8 %
KH’ = 1,8 %
За стойността на дълбочината на ООВ получавамe:

F = KH’ / KH = 0,018 / 0,014 » 1,29


24. Определяне на амплитудата на входното напрежение:
UIm = ULm / AF = 27 / 250 » 108 mV
Uim = 108 mV

2. Изчисляване на микрофонен предусилвател
Ще използвамe променливотоково усилвателно стъпало схема общ емитер.

Схемата на стъпалото е представена на фиг. 2 от Графичната част.


Началните данни са:
Номинално входно напрежение UВХ = 1,5 mV

Съпротивление на микрофона RG = 3000 W

Номинално изходно напрежение UИЗХ = 108 mV

Честотна лента от 30Hz до 18кHz

Изходно съпротивление Rl=7500 W

Коефициента на усилване на схемата е :

А = UИЗХ / UВХ = 108 / 1,5 = 72


Избирамe транзистор 2Т 3512Г

Ucemax=18V Icmax=150mA Ft=120MHz

h11=10000 W h12=0,00048 h21=390 h22=38,4mS

S=39mS rbb=69W Cbc=6pF Cbe=51,8pF Ube=0,5V


Избирамe Ucc=9V Uce=5V Ic=1mA
Изчисление:
1.) Ue=(0,1¸0,2)Ucc=1,4V
2.) R3=(Ucc-Uce-Ue)/Ic=2600W

РПМ-0,25 2,7кW ±5%


3.) Ib=Ic / h21e=2,6mA

4.) Iд=(5¸10)Ib=20mA


5.) R1=(Ucc-Ue-Ube)/(Iд+Ib)=154868 W

РПМ-0,25 160кW ±5%

6.) R2=(Ue+Ube)/Iд=275000W

РПМ-0,25 270кW ±5%

7.) R4=Ue/Ic=1400W

РПМ-0,25 1,5кW ±5%

8.) Rb=R1||R2=100kW
9.) RcL=R3||RL=1985W
10.) Dh=h11.h22 - h12.h21=0,2
11.) Ri=(h11+Dh.RcL )/(1+h22.RcL )=9663W
12.) Ria=Ri||Rb=8811W

13.) Rgb=Rg||Rb=2913W


14.) Ro=(h11+Rgb)/(Dh+h22.Rgb)=41406W
15.) Roa=Ro||R3=2535W
16.) Au=-S(Roa||RL )=-74
17.) Ai=[h21.(Roa||RL) / Rl=99
18.) A=Ria.Au/(Ria+Rg)=-55
19.) Icm=0,9Ic=0,9mA
20.) Uom1=Icm.RcL =1,769V
21.) Uom2=Ue - Ucesat=1,05V
22.) C1 ³ 1/ [2pFb(Rg+Ria)Ö(M2c1 - 1)]=576nF

ККрД-IB 680nF ±10%

23.) C2 ³ 1/ [2pFb(Rod+Rl )Ö(Mc22- 1)]=678nF

ККрД-IB 820nF ±10%

24.) Roe=(Rgb+h11) / h21=33,1W
25.) C3 ³ S / [2pFbÖ(Mc3 2 - 1)]=398mF

КЕА II 470mF / 24V ±10%

26.) Cid=Cbe+Cbc.(1+|Au|)=1nF
27.) thi=[(Rg+rbb)||Ria].Cid=0,000002276
28.) Mhi=Ö[1+(2pFh)2.thi 2]=1,03
29.) C'L=CL+Cb’c+Cmo=64pF

CL=50pF Cmo=8pF

30.) tho=C'L(Roa||Rl)=0,000000121
31.) Mho=Ö[1+(2pFh)2.tho2 ]=1
32.) Mh=Mhi.Mho=1,03
Необходимо е коефициентът на усилване да се на-мали до нужната ни стойностр за това добавям в емитерната верига на транзистора резистор Rf , който създава ООВ по ток.

R5=[h21.(Rc||Rl ) - k.Aзад]/ [(1+h21).k.Aзад]=25W

РПМ-0,25 24 W ±5%

3. Изчисление на суматора.
Според поставените условия е необходимо да се осигури смесване на сигнала от микрофонният пред-усилвател и от компакт диска. за целта ще използвам инвертиращ суматор с ОУ mА741 .

Принципната схема на предложеното решение е показана на фиг. 3 от Графичната част.


Изчисления:

1.) Rf

R8=(0,1¸1).(Uio/Iio).(1+SAi )=25000 ¸ 250000W

Uio=1mV Iio=20nA

R8 £ (0,01¸0,1)/ 2. p.Fh.Cпар=176928,5 £ 1769285W

РПМ-0,25 30 кW ±5%

2.) Mащабни коефициенти

А12=2

R6=R7=R8/A1=R8 / A2=30000/2=15000W

РПМ-0,25 15 кW ±5%


3.)Rk

R9=R6||R7||R8 =6000W

РПМ-0,25 6,2 кW ±5%

 






4. Изчисляване на тонкоректор
Принципната схема на тонкоректорът е дадена на фиг. 4 от Графичната част на настоящия проект.

Изчислението на пасивният тонкоректор (каквато схема е използувана) се извършва с помощта на таблици и номограми от [3].



Данни на схемата:

f1 =100 Hz m1=± 12 dB

f2 =10 kHz m2=± 12 dB

1. Изчисления:

1.)Ниско честотна част

DH=39,8=1+R11/R10

Избирамe R11=200kW

РПМ-0,25 200 кW ±5%

R10=R12=R11/(DH-1)=13333W

РПМ-0,25 13 кW ±5%

F1t=100Hz=1/[2p(R10||R11).C1]


C4,C5=1 / [2p(R10||R11).F1t]=130nF

ККрД-IB 133nF ±2%


F2t=1 / (2p.R11.C4)=6Hz

R13=R10=13000W

РПМ-0,25 13 кW ±5%

2.)Високо честотна част

R15 ³ 3,7.R11=740000W

РПМ-0,25 820 кW ±5%

DHmax=39,8=1+(R11+R13) / R14
R14=(R11+2.R13)/(DHmax-1)=2600W

РПМ-0,25 2,7 кW ±5%

F1h=10000=1 / [2p(R10+2.R13+R14).C6]
C6=1 / [2p(R10+2.R13+R14).F1h]=382pF

ККрД-IB 383pF ±2%


F2h=1/ (2. p.R14.C6)=448,678kHz
3.)Rg

R17 ³ 10.R11=2MW

РПМ-0,25 2,4 MW ±10%

III . Графична част


фиг. 1 - Блокова схема на усилвателната

уредба
фиг. 2 - Микрофонен предусилвател


фиг. 3 - Суматор
фиг. 4 - Тонкоректор с буферни стъпала
фиг. 5 - Краен усилвател на мощност
фиг. 6 - Пълна принципна схема на

усилвателната уредба




фиг. 7 - Характеристики

IV.Литература
1. З л а т а н о в, В., Л. Доневска, Д. Стаменов, С. Нихтянов, К. Аспарухов, В. Георгиев . Ръководство за курсово проектиране по електронни аналогови схеми и устройства. С. ,Техника, 1993.
2. Ш к р и т е к, П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. М. , Мир, 1991.
3. С а в о в, А. Мощни нискочестотни усилватели. С. , Техника, 1987.

4. Р а ч е в, Д. Справочник на радиолюбителя. С. , Техника, 1990.



V. Съдържание
Задание........................................................2

I. Обяснителна записка.......................3


II. Изчислителна част...............................5

1. Изчисляване на краен усилвател на

мощност...................................................5

2. Изчисляване на микрофонен предусил-

вател........................................................11

3. Изчисляване на суматора...................14



4. Изчисляване на тонкоректор..............15
III. Графична част......................................17
IV. Литература.............................................18
V. Съдържание...........................................19






База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница