 информационных технологий__
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
студентки 416____Моисеенко Юлии Дмитриевны
(Номер группы) (Фамилия, имя, отчество полностью)
на тему Усилитель мощности звуковых частот для телевизора______
________________________________________________________________
_______________________________________________________________
Проект допущен к защите
Руководитель _______________________________________________________/ ___
(Должность, уч. степень, уч. звание) (Дата) (Подпись) (Ф.И.О.)
Студент _____________________________________________________________________
( Дата) (Подпись)
Санкт-Петербург
2016
" width="643" height="1000"/> |
РЕФЕРАТ
Данный курсовой проект посвящен разработке усилителя мощности звуковых частот (УМЗВЧ) для телевизора.
Выбрана структурная схема усилителя, разработана электрическая принципиальная схема и схема расположения элементов на печатной плате.
Рукопись составлена на __ листов и содержит _ рисунка, _ таблицу; Список использованных источников, содержащих _ наименования; приложение, в которое входит перечень элементов и схема расположения элементов на плате.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...
1 Эскизное проектирование устройства…………………………………
1.1 Структурная схема телевизора…………………………………………
1.2 Выбор базовой расчетной схемы усилителя мощности при использовании ИС УНЧ …………………………………………………..
1.3 Базовая расчетная схема усилителя на одиночном ИС при биполярном напряжение питания………………………………………….
2 Расчёт и определение параметров схемы устройства………………….
3 Разработка дополнительных вопросов проектирования……………….
3.1 Полная расчетная схема усилителя мощности………………………...
3.2 Разработка электрической принципиальной схемы…………………..
3.2.1 Технические данные интегральной схемы…………………………..
3.2.2 Введение дополнительных элементов схемы………………………..
3.2.3 Выбор типов резисторов и конденсаторов…………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………….
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. Куда мы не посмотрим – усилители повсюду окружают нас. Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) является неотъемлемой частью любого звуковоспроизводящего устройства - будь то приемник, телевизор, музыкальный центр и др. Эти устройства, воистину, являются грандиознейшим изобретением человечества.
Темой данной курсовой работы является усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ) для телевизора.
Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) — прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот, таким образом к данным усилителям предъявляется требование усиления в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц по уровню -3 дБ, лучшие образцы УЗЧ имеют диапазон от 0 Гц до 200 кГц, простейшие УЗЧ имеют более узкий диапазон воспроизводимых частот. Может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств — телевизоров, музыкальных центров, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиотрансляционной сети и т. д.
Все усилители мощности звуковой частоты предназначены для решения одной задачи - повысить уровень поступающих на них электрических сигналов до величины, обеспечивающей нормальную работу громкоговорителей. Источники сигналов для УМЗЧ - проигрыватели грампластинок и компакт-дисков, магнитофонные деки, тюнеры, а в ряде случаев и микрофоны, телевизоры, видеокамеры, микшерные пульты и др.
По типу применения в конструкции усилителя активных элементов:
1. ламповые — на электронных, электровакуумных лампах. Составляли основу всего парка УНЧ до 70-х годов. В 60-х годах выпускались ламповые усилители очень большой мощности (до десятков киловатт). В настоящее время используются в качестве инструментальных усилителей и в качестве звуковоспроизводящих усилителей. Составляют львиную долю аппаратуры класса HI - END. А также занимают большую долю рынка профессиональной и полупрофессиональной гитарной усилительной аппаратуры.
2. транзисторные — на биполярных или полевых транзисторах. Такая конструкция оконечного каскада усилителя является достаточно популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения большой выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется усилителями на базе интегральных микросхем.
3. интегральные — на интегральных микросхемах (ИМС). Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности, построенные по различным схемам и работающие в различных классах. Из преимуществ - минимальное количество элементов и, соответственно, малые габариты.
4. гибридные — часть каскадов собрана на полупроводниковых элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными также называют усилители, которые частично собраны на интегральных микросхемах, а частично на транзисторах или электронных лампах.
Применение усилителей интегрально улучшает параметры аппаратуры телевизора, облегчает ее регулирование, уменьшает габариты и массу аппаратуры и ее энергопотребления.
К основным характеристикам УМЗЧ относятся:
· Выходная мощность
· Частотный диапазон
· Коэффициент гармоничных искажений
· Отношение сигнал/шум
· Демпинг-фактор (коэффициент демпфирования)
Дополнительные характеристики:
· Коэффициент интермодуляционных искажений
· Скорость нарастания выходного напряжения
· Перекрестные помехи
По функциональному назначению усилители мощности звуковой частоты можно разделить только условно. По сути, они устроены практически одинаково, отличия вызваны только определенными (повышенными или пониженными) требованиями к техническим характеристикам. Тем не менее, можно выделить:
· Бытовые усилители (низкая цена, выходная мощность невелика, выполнена на основе ИС)
· Автомобильные усилители (ограничение размеров, напряжения питания и потребляемой мощности)
· Концертные и студийные усилители (основа профессиональных систем звуковоспроизведения, минимум гармонических и интермодуляционных искажений)
· Трансляционные усилители (повышается с помощью трансформаторов выходное напряжение)
· Специальные усилители (внесение дополнительных искажений, делая звук более выраженным, насыщенным и ярким).
Целью проектирования является разработка УМЗЧ в соответствии с техническим заданием, выбор его принципиальной схемы, расчет параметров элементов схемы, разработка печатной платы.
1 Эскизное проектирование устройства
1.1 Структурная схема тракта телевизора
В состав тракта звуковоспроизведения телевизора (рисунок 1) входят: фильтр, усилитель-ограничитель, частотный демодулятор, формирователь колебаний звуковой частоты, оконечный усилитель мощности звуковой частоты (УМ), и усилитель мощности сверхнизких частот (УМ СНЧ).
Рисунок 1– Структурная схема тракта звуковоспроизведения телевизора
В телевидении звуковая информация подвергается частотной модуляции на отдельной несущей частоте, отстоящей от несущей частоты изображения. Величина этого отступления может быть различной в зависимости от стандарта телевидения, на нее и настраивается фильтр.
Частотный детектор преобразует отклонение частоты обратно в исходный сигнал. Существуют два основных типа частотных демодуляторов, используемых в телевизионных приемниках: дробный детектор и квадратурный детектор (детектор совпадений). В дробном детекторе используются дискретные компоненты; его достоинство заключается в том, что он сам обеспечивает отсечку амплитудной модуляции. Квадратурный детектор, хотя он сложнее дробного, более пригоден для реализации в виде интегральной схемы.
В системах телевещания с частотной модуляцией при передаче сигналов обычно вводят предыскажения: высокочастотные сигналы несколько увеличивают по сравнению с сигналами на низкой частоте. Цель – заглушить большинство помех, которые, в основном, являются высокочастотными. На приемной стороне сигнал следует откорректировать путем введения затухания на ВЧ, равного по величине усилению на стороне передатчика; поэтому для восстановления нормальных уровней звуковых частот в приемнике необходимо использовать фильтр коррекции предыскажений. Оконечная звуковая ступень представляет собой оконечный усилитель мощности звукового сигнала и усилитель мощности СНЧ.
1.2 Выбор базовой расчетной схемы усилителя мощности при использовании ИС УНЧ
— Определим максимальное амплитудное значение напряжения на нагрузке усилителя
— Определим максимальное амплитудное значение тока на нагрузке усилителя
— Определим ориентировочное значение напряжения питания при использовании одиночной ИС. ИС может питаться от однополярного конденсатора
— Определим ориентировочное значение напряжения питания при использовании двух полярных ИС
Полученные результаты расчета помогают выбрать схему включения и его типономинал (ТДА..)
Uпит В | Pвых Вт | Iвых А | Rн Ом | f в-fн Гц | Kг % | Rис | Kис |
+-12..18 | 15, 20 | 2,4; 3,5 | 4 | 20…20000 | 1 | >=1000000 | 126 |
1.3 Базовая расчетная схема усилителя на одиночном ИС при биполярном напряжение питания
C1 — разделительный конденсатор, предотвращающий прохождение напряжения и постоянного тока между разделительными цепями
R1 — резистор, обеспечивающий прохождение тока смещения входных каскадов ИС
R3-RL-C2 — цепь обратной связи
R3 — гасящее плечо делителя
R2 — рабочее плечо делителя
C2 — разделительный конденсатор. Обеспечивает отклонение рабочего плеча цепи R2 в режиме покоя, при этом рабочим плечом в режиме покоя выступает входное сопротивление ИС
R4-C3 — антигенерационная цепочка, которая предотвращает самовозбуждение усилителя в области высоких частот
2 Расчет режимов и определение параметров схемы
Проведем расчеты параметров элементов схемы по следующему алгоритму
— Определим требуемые значения коэффициента усиления усилителя мощности на рисунке 2
Выходное напряжение равно требуемому значению входного напряжения УС 1В
— Определим коэффициент передачи цепи ОС ИС при типовом включении
— Определим требуемое значение глубины образовавшейся связи для получения требуемого коэффициента передачи
— Определение требуемого значения коэффициента передачи В-цепи УМ для получения требуемого в задании коэффициента для линейного искажения
— Определить требуемое значение ОС для получения коэффициента гармоник
Рисунок 2.1 — зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности для микросхемы К174УН11
— Сравним два значения требуемой глубины обратной связи
В результате получили положительный ответ. Тогда требуемое значение величины коэффициента передачи В-цепи УМ принимаем
— Определим значения сопротивлений в гасящем плече R1 и R3
Rвхум. треб по стандарту для бытовых устройств равно 50 кОм.
Примем R1=R3>50 кОм=100 кОм
— Рассчитаем значение сопротивления R2
—Определим значение сопротивление радиатора
— Определим входное сопротивление усилителя мощности
—Определим значение емкости разделительного конденсатора С1
— Определим значение емкости разделительного конденсатора в В-цепи С2
—C3 подбирается, 10-ки пФ
3 Разработка дополнительных вопросов проектирования
3.1 Полная расчетная схема усилителя мощности
На рисунке 3 представлена полная расчетная схема усилителя с указанием параметров элементов схемы, полученных в ходе расчетов раздела №2
Рисунок 3 — полная расчетная схема усилителя с указанием параметров элементов схемы
3.2 Разработка электрической принципиальной схемы
3.2.1 Технические данные интегральной схемы
В ходе предварительного расчета был выбран наминал типа ИС К174УН11.
На рисунке 4 представлена типовая схема включения.
Рисунок 4 — Упрощенное условное обозначение ИС типономинала К174УН11
3.2.2 Введение дополнительных элементов схемы
Для уменьшения пульсации питающего напряжения и исключение паразитной обратной связи за счет внутреннего сопротивления источника питания, введем параллельно к каждому плечу питания по два параллельно включенных конденсатора. Один большой – 1 мкФ, второй маленький – 0.22 мкФ.
Для исключения прохождения большого тока через оконечный каскад ИС, вызванным индуктивным характером громкоговорителем (более 10 мГн). Введем демпфирующие диоды параллельно каскаду. Выберем тип диодов КД208А. Ниже представлена его характеристика:
· Материал: кремний
· Максимальное постоянное обратное напряжение, В: 100
· Максимальное импульсное обратное напряжение, В:100
· Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток, А:1.5
· Максимально допустимый прямой импульсный ток, А: 1.5
· Максимальное прямое напряжение, В: 1
· Рабочая температура, С: -40…85
· Корпус: kd105b
Параллельно выхожу интегральной схемы подключим цепочку компенсирующую индуктивные характеристики сопротивления громкоговорителя, последовательно соединим резистор с сопротивлением 1 Ом и конденсатором 0.22 мкФ.
3.2.3 Выбор типов резисторов и конденсаторов
Результат выбора типов резисторов и конденсаторов представлен в перечне элементов электрической принципиальной схемы (Приложение А)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсового проекта были освоены теоретические основы конструирования, надежности и анализа радиоэлектронных систем; изучены основные этапы и методы проектирования; изучены общие требования к аппаратуре по надежности, требования по виброустойчивости; изучены стадии разработки конструкторской документации, ее виды и комплектность. Освоены принципы и методы системного подхода процесса проектирования радиоэлектронных устройств работы; произведен обоснованный выбор структурной и функциональной схем радиоэлектронной аппаратуры; выполнен расчет элементов электрической принципиальной схемы; выполнена конструкторская документация по ЕСКД.
В результате был разработан УМ ЗЧ с необходимой надежностью и виброустойчивостью.
В результате был разработан усилитель мощности звуковых частот для телевизора.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. , , . Усилительные устройства. Проектирование усилителей звукового диапазона частот. Часть 3. Оформление технической документации к курсовому проекту и разработка дополнительных вопросов проектирования усилителей. Методические указания по курсовому проектированию для студентов заочного отделения специальности 0615 «Звукотехника», ЛИКИ, 1986. –55с.
2. Фрумкин и конструирование радиоэлектронной аппаратуры. – М: Высшая школа, 1977 г.
3. , Тарасов , методические указания и варианты заданий по курсовому проектированию по курсу “Теория, расчет и проектирование приборов и систем”. – Таганрог: ТРТУ, 1998 г.
4. В помощь радиолюбителю, выпуск 93. – М: «ДОСААФ», 1986 г.
